アポトーシスとプログラム細胞死

アポトーシスは、細胞をきれいに解体する秩序だった遺伝的に制御された細胞死の一種であり、組織の形成や不要な細胞の除去に不可欠なプロセスである。

Definition

アポトーシスは、細胞が内部のタンパク質分解プログラムを活性化し、細胞を膜結合断片に解体してきれいに除去する、制御されたプログラム細胞死の一種である。

Scope

このトピックでは、アポトーシスの形態と目的、それを実行するカスパーゼプロテアーゼ、それらを活性化する内因性ミトコンドリア経路と外因性デスレセプター経路、調節性のBcl-2タンパク質ファミリー、およびアポトーシス細胞のクリアランスについて扱う。

Core questions

• アポトーシスと偶発的な細胞死を区別するものは何か？
• カスパーゼはアポトーシスの実行においてどのような役割を果たすか？
• 内因性経路と外因性経路はどのようにアポトーシスを引き起こすか？
• Bcl-2ファミリーによって生と死の決定はどのように制御されるか？

Key theories

制御されたプログラムとしてのアポトーシス

Kerr、Wyllie、Currieは、アポトーシスを、受動的な壊死とは異なる、特徴的な形態を持つ明確な制御された細胞死の様式として特定した。

プログラム細胞死の遺伝的制御

線虫における遺伝子解析により、プログラム細胞死を指示する明確な遺伝子が明らかになり、アポトーシスを支える保存された分子機構が確立された。

Mechanisms

アポトーシスはカスパーゼによって実行される。カスパーゼは不活性な前駆体として存在し、活性化されると多くの細胞標的を切断して細胞を解体するが、膜の完全性は維持される。内因性経路は、プロアポトーシス性および抗アポトーシス性Bcl-2ファミリータンパク質のバランスによって制御され、ミトコンドリアを透過させてカスパーゼを活性化する因子を放出することで内部ストレスに応答する。外因性経路は、細胞表面のデスレセプターリガンドによって引き起こされる。結果として生じるアポトーシス小体は、隣接する細胞によって認識され、貪食されるため、炎症を回避できる。

Clinical relevance

アポトーシスは、発生中の組織を形成し、過剰な細胞や損傷した細胞を除去し、細胞産生をバランスさせるため、発生と恒常性の基盤となる。ここでの扱いは記述的であり、処方的なものではない。

History

1972年のKerr、Wyllie、Currieによるアポトーシスの記述は、その形態を定義した。Brennerによって確立された線虫モデルで研究していたHorvitzは、プログラム細胞死を制御する遺伝子を特定し、その保存性を明らかにした。

Key figures

• John Kerr
• Andrew Wyllie
• Robert Horvitz
• Sydney Brenner

Seminal works

• kerr1972
• horvitz1986

Frequently asked questions

カスパーゼとは何か？

カスパーゼはアポトーシスを実行するプロテアーゼであり、不活性な形で生成され、活性化されると特定の細胞タンパク質を切断して、細胞を制御された方法で解体する。

発生においてアポトーシスが重要なのはなぜか？

プログラム細胞死は、もはや必要とされない細胞を除去し、指などの構造を形成するのに役立ち、過剰な細胞を排除するため、正常な発生に不可欠である。