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研究課題1:DNA傷害による細胞死誘導機構の解明

 放射線や抗がん剤などによりDNAが傷つくと、障害を受けた細胞は、DNAの損傷を修復し生存するか、アポトーシスにより細胞死を誘導するかのいずれかを選択します。この選択はDNA傷害の強さや大きさによって決定されていると考えられており、この決定を担う中心的な分子として癌抑制遺伝子であるp53が知られています。p53は多彩な役割を持っており、リン酸化によって活性化されます。しかし、アポトーシスを起こすスイッチを入れるのに必須と考えられているp53のリン酸化に関わるキナーゼは従来良く分かっておらず、この酵素の探索が世界的な競争となっていました。

 私たちの研究グループはこの探索競争に参画し、幸運にもDNAの傷害により生じるp53のリン酸化とアポトーシス誘導を担う酵素としてDYRK2というキナーゼを新たに同定しました(図1)。DYRK2は元来細胞質に存在しますが、強いDNA傷害が起きるとDNAがある細胞核に移動し、活性化されます(図2)。そして細胞核でp53のアポトーシス誘導に必要なアミノ酸残基をリン酸化します。その結果p53が活性化されると、アポトーシスを誘導する分子の発現が高まり、アポトーシスによる細胞死が引き起こされるという機構を発見しました。

 放射線や抗癌剤によって惹起されるDNAの傷害は、癌細胞をアポトーシスに導くため癌治療に広く用いられていますが、このような治療では正常な細胞にもDNAの傷害が加わり強い副作用が生じたり、生き残った細胞に遺伝子の変異が蓄積する危険性を孕んでいます。私たちの発見を応用すれば、例えばDYRK2の機能を適切に調節することにより、がんをはじめとする異常な細胞を効率よくアポトーシスを誘導して選択的に取り除くといった、新たな治療法開発につながる可能性があると考えています。

図1 DYRK2によるp53のリン酸化とアポトーシス誘導

図2 DNA損傷に応答したDYRK2の細胞核への集積

<参考文献>

  • Taira N, Nihira K, Yamaguchi T, Miki Y, and Yoshida K. DYRK2 is targeted to the nucleus and controls p53 via Ser46 phosphorylation in the apoptotic response to DNA damage. Mol. Cell 25:725-738 (2007)

  • Shmueli A and Oren M. Mdm2: p53's lifesaver? (Previews) Mol. Cell 25:794-796 (2007)

  • 吉田清嗣 『DNA損傷におけるp53のアポトーシス誘導能を制御するSer46キナーゼDYRK2』「細胞工学」  26:672-673 (2007)

  • 吉田清嗣 『DNA傷害による細胞死誘導の仕組み−p53のリン酸化制御とアポトーシス−』「Medical Technology」23:896-897 (2007)

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