2014年11月19日�

形態による細胞死の分類�

第21回�細胞死の分子機構�

正常細胞�

1． アポトーシスとは�
2． アポトーシスの分子機構�
3． アポトーシスの阻害機構�

アポトーシス�オートファジー様細胞死�

4． 細胞傷害性T細胞とアポトーシス�
附属生命医学研究所�生体情報部門（1015号室）�
松田達志（内線2431）�
http://www3.kmu.ac.jp/bioinfo/�
参考文献：免疫生物学（南江堂）�

Necrosis!

1

・不要な組織の除去�

Apo（離れる）�
＋�
Ptosis（落ちる）�
・細胞数の調節�・クロマチンの凝集�
・核の断片化�・危険な細胞や傷害のある細胞の除去�

「木の葉が枝から落ちて�離れる様子」を意味する�
3・オートファジー�
・核は断片化せず�

・細胞の膨化�
・内容物の流出�2

アポトーシスの進行�

アポトーシス�（apoptosis）�
=�

・形態形成�

ネクローシス�C・クロマチンの凝集�・核の変形�
・核膜の崩壊�・核の分断�
�(blebbing)�
・細胞の断片化�
アポトーシス小体�
・貪食�

貪食細胞�
41�

線虫におけるプログラム細胞死の発見�
アポトーシス（apoptosis）�
変異体�

・アポトーシスの分子機構�
・アポトーシスの阻害機構�
・細胞傷害性T細胞とアポトーシス�

野生型�

56

線虫におけるアポトーシス�

アポトーシス実行のカスケード�
線虫�
EGL-1�

CED-9�

CED-4�

CED-3�

Apaf-1�

caspase9�

アポトーシス�

ほ乳類�
Bad�

Bcl-2�

Bid�

Bcl-xL�

caspase3�

アポトーシス�
7

CED9はCED4の機能を阻害�

EGL-1がCED9と会合�

CED9から解放されたCED4が会合してCED3を活性化�82�

カスパーゼ（caspase）�
=cysteine aspartate-specific proteaseBcl-2ファミリー分子�＊Bcl-2はB cell lymphomaの原因遺伝子として同定された�分子であり、 CED9との相同性から機能解析が進んだ�
抗アポトーシス�

制御領域�(W/L)EHD�
(W/L)EHD�

サイトカイン産生�

mcaspase-11�
mcaspase-12�

アポトーシス誘導�

アポトーシス誘導�
BH3-only分子�

caspase-1 (ICE)�
caspase-14�

WEHD�

caspase-3�

DEVD�

caspase-7�

DEVD�

caspase-6�

VEHD�

caspase-8�
caspase-2�

LEHD�

caspase-4�

DEHD�
LEHD�

caspase-9�

Bcl-2ファミリーによるアポトーシスの制御�
アポトーシス誘導作用�

アポトーシス実行�
アポトーシス開始�

DETD�

CED3�

The Cell (5e), Fig. 17.6を改変�

BH3-only�

プロテアーゼ領域�

caspase-4�
caspase-5�
caspase-13�

large�

small�

10

Bcl-2ファミリー間の相互作用�
BAKの場合�

BAXの場合�小胞体�

生存因子、グルコース�
BAX, BAK�

ミトコンドリア�
Death受容体、カスパーゼ8�
SMAC/DIABLO�

BAX, BAK�

サイトカイン�

DNA損傷�
(p53誘導性)�

定常状態�

抗アポトーシス作用�

アポトーシス誘導時�

ミトコンドリア�

11

BAK多量体化�

BAX多量体化�
123�

チトクロム cはApaf-1の活性化を引き起こす�

カスパーゼ3の活性化はDNAの切断�（DNA fragmentation）を引き起こす�

ドーム構造（カスパーゼ9）�

カスパーゼ9�

電子顕微鏡像�
カスパーゼ9の活性化�
Apaf-1単量体�
ハブ（Hub）�

カスパーゼ3前駆体�
（不活性型）�

カスパーゼ9前駆体が多量体化�

カスパーゼ3�（活性型）�

-� +�

caspase3�
CAD + ICAD�

チトクロムc�アポトーシス�

CAD�

DNA�
histone�＊CARDドメインがフリーに�Nucleosome�

カスパーゼ9前駆体�
CARDドメインを介してApaf-1が多量体化�

13

アポトーシスを起こした細胞は�速やかに除去される�

14

アポトーシスとネクローシスの違い�
クロマチン凝集、細胞の断片化�

アポトーシス�アポトーシス小体は貪食され、炎症は起こらない�

ネクローシス�
周囲に炎症を引き起こす�
細胞の膨化、内容物の流出�
15

164�

アポトーシス細胞除去の分子機構�

アポトーシスと”eat-me”シグナル�

貪食細胞�

アポトーシス�ホスファチジルセリン（PS）�
受容体�

MFG-8E�

アポトーシス細胞�

TIM-4�
BAI1�

線虫�
ほ乳類�

貪食細胞�
The Cell (5e), Fig.17.2を改変�

＜参考＞ネクローシスを起こした細胞から放出されるSAP130（核内タンパク質）は、18
貪食細胞上のMincleに結合することで炎症反応を誘起する。�

＊PSの露出が”eat-me”シグナルとして働く�

神経回路形成とアポトーシス�
アポトーシス（apoptosis）�

変異体�

野生型�
脊髄�

・アポトーシスの分子機構�

変異体�

機械受容器�
後根神経節�
固有受容性�
ニューロン�

・アポトーシスの阻害機構�

侵害受容性�
ニューロン�

・細胞傷害性T細胞とアポトーシス�
皮膚�

19

筋肉�

運動神経�

205�

神経栄養因子と受容体�

PI3K経路によるアポトーシスの抑制�
生存シグナルが存在しない場合�

生存シグナルが存在する場合�

アポトーシス�

21

チトクロムcの流出�

22

IAP（inhibitor of apoptosis）分子�
アポトーシス（apoptosis）�
・アポトーシスの分子機構�
・アポトーシスの阻害機構�
・細胞傷害性T細胞とアポトーシス�
II�
バキュロウイルスIAPリピート�＊不必要なアポトーシスを抑制する一方、過剰な発現はがん化を引き起こす�
23

246�

細胞傷害性T細胞�
（cytotoxic T lymphocyte: CTL）�
CTLが標的細胞を認識�

Granzymeによる細胞死誘導機構�

標的細胞から遊離�

perforin�
granzyme�
TCR�
class I MHC�

標的細胞�

CD8�

アポトーシス�
ポア形成�

抗原�

活性化したCTLはperforin・granzymeを放出。Perforinは標的細胞の膜表面にポアを形成し、同時に細胞内に送り込まれたgranzymeがアポトーシスを誘導する。�
25

Fas/FasLシステムを介した�
細胞死のメカニズム�

26

TNFα(腫瘍壊死因子)のシグナル�TNF-α�
Complex I�

FLIP"

TNF-α�

受容体�

受容体�

エンドサイトーシス�

DD�Complex II�

TRADD�TRADD�

RIP�

FADD�

カスパーゼ8/10前駆体�

IKK複合体�
ユビキチン化�P�

エフェクター�
(caspase-3,6,7)�

FLIP�

IκB�
NF-κB�IAPs�

DED (death effector domain)27

生存�A20, Bcl-xL�

アポトーシス�

287�

確認問題�
細胞の死は、形態学的には、クロマチンの凝集と核の断片化をともなう（）、オートファゴソームが観察される（）、ならびに細胞の膨化と内容物の流出をともなう（	 ）の３つに大別される。プログラム細胞死と呼ばれる発生過程で能動的に引き起こされる細胞死の多くは（）であり、特に（）の発生過程の解析から、分子機構の解析が進んだ。	 	 
高等動物においては、アポトーシスの実行過程でミトコンドリアが主要な役割を果たす。すなわち、Bakや（）はミトコンドリアにポアを形成することで、ミトコンドリア内部からの（ 	 	 ）の流出を引き起こす。その結果、（）の多量体化と、それに引き続くカスパーゼ9前駆体の多量体化が誘導される。カスパーゼ9前駆体は、それ自身で弱いプロテアーゼ活性を持っており、多量体化が引き金となって活性型のカスパーゼ9が産生される。活性型となったカスパーゼ9は、（）を切断して活性型の（）に変え、（）が分解されてフリーになったCADにより（）が切断されて、細胞が死に至る。	 	 
（）やBcl-xLの機能を阻害してアポトーシスのプログラムをスタートさせるBadやPumaなどの因子は、その構造上の特徴から（）分子と呼ばれる。	 

8�