解糖中間体であるグリセルアルデヒド-3-リン酸は、カスパーゼ活性の阻害を介して細胞の運命を制御する上で重要な役割を果たします

グリセルアルデヒド-3-リン酸は、すべての生物のいくつかの中心代謝経路の重要な中間体です。アルドラーゼおよびグリセルアルデヒド-3-リン酸デヒドロゲナーゼは、解糖または糖形成中のグリセルアルデヒド-3-リン酸の産生または除去に関与しており、癌、低酸素、アポトーシスを含むさまざまな生理学的条件下で異なる発現しています。この研究では、細胞の生存とアポトーシスに対するグリセルアルデヒド-3-リン酸の効果を調べます。アルドラーゼはアポトーシスに対する細胞を保護し、細胞へのグリセルアルデヒド-3-リン酸の添加はアポトーシスを遅らせました。さらに、グリセルアルデヒド-3-リン酸が無細胞系に添加された場合、遅延アポトーシス現象が観察されました。このシステムでは、DATPとシトクロムcを添加することにより、人工アポトーシスプロセスが誘導されました。驚くべきことに、グリセルアルデヒド-3-リン酸は、可逆的な非微分モードでカスパーゼ-3活性を直接抑制し、カスパーゼ依存性タンパク質分解を防止しました。これらの結果に基づいて、いくつかの中心代謝経路の重要な分子であるグリセルアルデヒド-3-リン酸は、細胞生存とアポトーシスの間の分子スイッチとして機能することを提案します。

Glyceraldehyde-3-phosphate is a key intermediate in several central metabolic pathways of all organisms. Aldolase and glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase are involved in the production or elimination of glyceraldehyde-3-phosphate during glycolysis or gluconeogenesis, and are differentially expressed under various physiological conditions, including cancer, hypoxia, and apoptosis. In this study, we examine the effects of glyceraldehyde-3-phosphate on cell survival and apoptosis. Overexpression of aldolase protected cells against apoptosis, and addition of glyceraldehyde-3-phosphate to cells delayed apoptosis. Additionally, delayed apoptotic phenomena were observed when glyceraldehyde-3-phosphate was added to a cell-free system, in which artificial apoptotic process was induced by adding dATP and cytochrome c. Surprisingly, glyceraldehyde-3-phosphate directly suppressed caspase-3 activity in a reversible noncompetitive mode, preventing caspase-dependent proteolysis. Based on these results, we suggest that glyceraldehyde-3-phosphate, a key molecule in several central metabolic pathways, functions as a molecule switch between cell survival and apoptosis.