暗黒の細胞死エレボーシスを制御する分子機構の解明 -腸細胞内のヘムの量が細胞の生死を決める-

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2026-08-26 理化学研究所,神戸大学

理化学研究所と神戸大学などの共同研究グループは、ショウジョウバエの腸で起こる新しい細胞死「エレボーシス」が、細胞内のヘム量によって制御される仕組みを明らかにした。シングルセルRNAシーケンスなどによる解析から、エレボーシスを起こす前段階の細胞ではヘムを分解するヘムオキシゲナーゼの発現が上昇し、細胞内ヘムが減少することを発見。逆にヘム量を増やすとエレボーシスが抑制され、ヘムを排出すると細胞死が促進された。さらに、ヘム増加によるエレボーシス抑制にはDpp/BMPシグナルが関与することも判明した。エレボーシスを抑制すると腸幹細胞の分裂も減少することから、古い腸細胞の除去と新しい細胞の産生が連動し、腸組織の恒常性を維持していると考えられる。本研究は、ヘム代謝と細胞死を結び付ける新たな分子機構を示し、将来的にはヒトの上皮恒常性やがん細胞蓄積の理解にもつながる可能性がある。

暗黒の細胞死エレボーシスを制御する分子機構の解明 -腸細胞内のヘムの量が細胞の生死を決める-
腸細胞のエレボーシス(黒い細胞)を抑制するヘム

<関連情報>

ヘムはショウジョウバエの腸管におけるエレボシスの代謝ブレーキとして機能する Heme acts as a metabolic brake on erebosis in the Drosophila gut

Motohiro Morikawa,Tetsutaro Hayashi,Yuko Ikegawa,Tomomi Takano,Kazuya Wata,Hirohisa Kyogoku,Mariko Kuse,Mika Yoshimura,Hiroshi Nishida,Rahul Parit,Dao My Linh,Kanta Kawai,Tasuku Hirayama, [ … ],Sa Kan Yoo
PLOS Biology  Published: August 19, 2026
DOI:https://doi.org/10.1371/journal.pbio.3003942

Abstract

Tissue homeostasis relies on the balance between proliferation of stem cells and death of differentiated cells. In Drosophila gut enterocytes, we recently identified a novel form of cell death, termed erebosis. Erebosis is a nonapoptotic, nonautophagic, and nonnecrotic process, in which affected cells accumulate Ance (angiotensin-converting enzyme) and lose many other proteins, ultimately leading to the loss of organelles and the nucleus. The underlying molecular mechanism of erebosis has remained unclear. Here, through single-cell RNA sequencing and genetic approaches, we found that the small metabolite heme regulates erebosis. Cells undergoing erebosis up-regulate the heme-degrading enzyme Heme oxygenase (Ho) and the heme exporter Mrp5, and decrease intracellular amounts of heme. Heme depletion by Mrp5 overexpression promotes erebosis, whereas heme accumulation by knockdown of Ho or Mrp5, or by feeding a heme precursor, suppresses it. Downstream of heme, Dpp signaling suppresses erebosis. Inhibition of erebosis reduces intestinal stem cell proliferation, indicating a cross-talk mechanism between enterocyte death and stem cell division. Our results demonstrate that reduction of cytoplasmic heme is a critical step in initiating enterocyte erebosis and coordinating stem cell proliferation, thereby maintaining gut tissue homeostasis. This work provides the first insight into the molecular mechanism regulating erebosis.

生物化学工学
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