酸化ストレス防御と寿命に関係する遺伝子の同定

• Project/Area Number: 17780084
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Applied biochemistry
• Research Institution: Yokohama City University
• Principal Investigator: 藤井 道彦 横浜市立大学, 木原生物学研究所, 助手 (80285155)
• Project Period (FY): 2005 – 2006
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2006)
• Budget Amount: ¥3,500,000 (Direct Cost: ¥3,500,000); Fiscal Year 2006: ¥1,400,000 (Direct Cost: ¥1,400,000); Fiscal Year 2005: ¥2,100,000 (Direct Cost: ¥2,100,000)
• Keywords: 老化 / 活性酵素 / 線虫 / 出芽酵母 / 活性酸素

Research Abstract

酸素は生命活動に必須であるが、代謝の過程で、反応性の高い活性酸素種(O_2^-、H_2O_2、・OH等)を生成する。そして、それらが生体分子を攻撃し、老化など、種々の生命機能の劣化を引き起こす。活性酸素の消去に関わる遺伝子としては、スーパーオキシドジスムターゼ、カタラーゼ、グルタチオンペルオキシダーゼ等が知られているが、実際の活性酸素の発生/消去機構は複雑で、詳細は明らかになっていない。そこで、それらに関与する遺伝子を明らかにするために、線虫Caenorhabditis elgansや、酵母Saccha romyces cerevisiaeを用いて、様々な活性酸素感受性変異体を単離し、酸化ストレスと寿命の解析を行った。
線虫変異体oxy-4は、高濃度酸素下(60-90%酸素)で生育出来ず、活性酸素放出剤であるパラコートに対しても高い感受性を示す。寿命は野性型よりも短い。この変異体を詳細に解析し、oxy-4遺伝子を3番染色体上の非常に狭い領域にマップした。そこで、その領域に存在するDNAを、マイクロインジェクション法により変異体に導入したところ、1種類のDNAクローンが活性酸素感受性をほぼ完全に相補することを見いだした。しかし、このDNAを断片化し作成したコンストラクトは、十分な相補活性を示さなかった。さらに複数のコンストラクトを作成し実験を行ったが、領域を狭める事は出来なかった。そこで、領域内の遺伝子内にフレームシフト変異を導入し、原因遺伝子の同定を行い、原因遺伝子を同定する事に成功した。
酵母に酸化ストレス耐性を付与出来る遺伝子として3種類の酵母遺伝子を単離した。SODやカタラーゼ、グルタチオンペルオキシダーゼ等の発現を調べたが、発現の上昇は観察されなかったので、本年は、上記抗酸化酵素の遺伝子を欠損させた株を作成し、これら遺伝子が、抗酸化酵素欠損株のバックグラウンドでも酸化ストレス耐性化能を示すか調べた。

Research Products

• [Journal Article] Accumulation of multiple forms of lamin A with down-regulation of FACE-1 suppresses growth in senescent human cells. (2007)
  • Author(s): Ukekawa, R., Miki, K., Fujii, M., Hirano, H., Ayusawa, D.
  • Journal Title: Genes Cells 12 Pages: 397-406
• [Journal Article] Downregulation of hnRNP C1/C2 by siRNA sensitizes HeLa cells to various stresses. (2007)
  • Author(s): Hossain, M.N., Fujii, M., Miki, K., Endoh, M., Ayusawa, D.
  • Journal Title: Mol Cell Biochem 296 Pages: 151-157
• [Journal Article] 5-Bromodeoxyuridine Increases Transient Expression of Ectopic Genes in Human Cells (2007)
  • Author(s): Endoh, M., Miki, K., Hossain, M.N., Fujii, M., Ayusawa, D.
  • Journal Title: Biosci Biotechnol Biochem. 71 Pages: 1098-1102
  • NAID: 10027514092
• [Journal Article] Expression of RAB27B is up-regulated in senescent human cells. (2006)
  • Author(s): Fujii, M., Kawai, Y., Endoh, M., Hossain, M.N., Nakabayashi, K., Ayusawa, D.
  • Journal Title: Mech Ageing Dev 127 Pages: 639-642
• [Journal Article] G-protein gamma subunit GNG11- strongly regulates cellular senescence. (2006)
  • Author(s): Hossain, M.N., Sakemura, R., Fujii, M., Ayusawa, D.
  • Journal Title: Biochem Biophys Res Commun 351 Pages: 645-650
• [Journal Article] Uncoupling of longevity and paraquat resistance in mutants of the nematode Caenormabditis elegans. (2005)
  • Author(s): Fujii M., Tanaka N., Miki K., Hossain, M.N., Endoh, M., Ayusawa, D.
  • Journal Title: Biosci Biotechnol Biochem 69, Pages: 2015-2018
• [Journal Article] Prolonged unbalanced growth induces cellular senescence markers linked with mechano transduction in normal and tumor cells. (2005)
  • Author(s): Sumikawa, E., Matsumoto, Y., Sakemura, R., Fujii, M., Ayusawa, D.
  • Journal Title: Biochem Biopnys Res Commun 335 Pages: 558-565
• [Journal Article] Early BrdU-responsive genes constitute a novel class of senescence-associated genes in human cells. (2005)
  • Author(s): Minagawa S, Nakabayasni K, Fujii M, Stephen W. Scherer, Ayusawa D.
  • Journal Title: Exp.Cell Res. 304 Pages: 552-558
• [Journal Article] Expression of RAB27B is up-regulated in senescent human cells
  • Author(s): Fujii, M, Kawai, Y., Endoh, Hossain, MN., Nakabayashi, K., Ayusawa, D.
  • Journal Title: Mech.Ageing Dev. (in press)
• [Journal Article] Downregulation of hnRNP C1/C2 by siRNA sensitizes HeLa cells to various stresses.
  • Author(s): Hossain, M.N., Fujii, M., Miki, K., Endoh, M., Ayusawa, D.
  • Journal Title: Mol.Cell.Biochem. (in press)