鉄依存性のネクローシス様細胞死の実行経路を解明する

• Project/Area Number: 17J40226
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Tumor biology
• Research Institution: Gunma University
• Principal Investigator: 久保田 知里 群馬大学, 食健康科学教育研究センター, 特別研究員(RPD)
• Project Period (FY): 2017-04-26 – 2020-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2019)
• Budget Amount: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000); Fiscal Year 2019: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2018: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2017: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
• Keywords: フェロトーシス / 脂質過酸化 / リポキシゲナーゼ

Outline of Annual Research Achievements

フェロトーシスは、活性酸素種（ROS）の増加に付随した膜脂質の過酸化（Lipid-ROS）の増大によってもたらされる新規細胞死である。我々は、フェロトーシスに関わるROSの一部がオートファジーおよびリソソーム機能に由来することを明らかにしたが、Lipid-ROSの由来や局在は不明である。本研究ではLipid-ROSの動態を解析し、細胞死を起こす直接的な実行機序を明らかにする。
本研究では、ヒトがん細胞を使用して薬剤誘導フェロトーシスにおけるLipid-ROSの発現と動態を解析した結果、Lipid-ROSは初期にゴルジ・エンドソーム領域で発現したのち、周囲のオルガネラへと広がっていく様子を確認した。フェロトーシスを阻害する脂溶性抗酸化剤や鉄キレート剤は脂質過酸化以後では細胞死抑制効果がなく、遊離鉄が引き起こす不飽和脂質のラジカル連鎖反応が全体に拡大することが細胞死の直接的な要因であることが示された。
一方、多価不飽和脂肪酸を酸化する鉄含有酵素リポキシゲナーゼ(LOX)のフェロトーシスへの関与も検討した。LOX阻害剤やsiRNAによるLOXのノックダウン、また過剰発現により検討した結果、LOXのひとつであるALOX15が膜中の不飽和脂質の酸化を亢進し、がん細胞のフェロトーシス感受性に寄与していることが示唆された。
また、フェロトーシスの実行に伴って増加するマーカーを探索し、候補蛋白質Aを発見した。これまでの脂質過酸化を指標にしたフェロトーシスの検出では、我々が示したような抗４-ヒドロキシノネナール抗体による組織染色が in vivo における唯一の評価方法であった。したがって蛋白質Aがフェロトーシス・マーカーとして確立できたならば、フェロトーシスの研究がこれまで以上に格段に進み、多くの研究成果につながるだろう。

Research Progress Status

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] The pseudophosphatase phogrin enables glucose-stimulated insulin signaling in pancreatic β cells (2018)
  • Author(s): Torii Seiji、Kubota Chisato、Saito Naoya、Kawano Ayumi、Hou Ni、Kobayashi Masaki、Torii Ryoko、Hosaka Masahiro、Kitamura Tadahiro、Takeuchi Toshiyuki、Gomi Hiroshi
  • Journal Title: Journal of Biological Chemistry Volume: 293 Issue: 16 Pages: 5920-5933
  • DOI: 10.1074/jbc.ra117.000301
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Impaired processing of prohormones in secretogranin III null mice causes maladaptation to an inadequate diet and stress. (2018)
  • Author(s): Yoshinori Maeda, Saki Kudo, Ken Tsushima, Eri Sato, Chisato Kubota, Aika Kayamori, Hiroki Bochimoto, Daisuke Koga, Seiji Torii, Hiroshi Gomi, Tsuyoshi Watanabe, Masahiro Hosaka
  • Journal Title: Endocrinology Volume: 159 Issue: 2 Pages: 1213-1227
  • DOI: 10.1210/en.2017-00636
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Lipoxygenase-mediated generation of lipid peroxides enhances ferroptosis induced by erastin and RSL3. (2017)
  • Author(s): Shintoku R, Takigawa Y, Yamada K, Kubota C, Yoshimoto Y, Takeuchi T. Koshiishi I, Torii S.
  • Journal Title: Cancer Sci Volume: 108 Issue: 11 Pages: 2187-2194
  • DOI: 10.1111/cas.13380
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] 鉄依存性細胞死フェロトーシスに対する感受性を解析する (2019)
  • Author(s): 久保田知里、鳥居征司
  • Organizer: 第18回生体機能研究会
• [Presentation] 分泌顆粒蛋白質フォグリンによる膵β細胞増殖の抑制 (2019)
  • Author(s): 久保田知里、竹内利行、小林雅樹、北村忠弘、鳥居征司
  • Organizer: 第66回北関東医学会総会
• [Presentation] 鉄依存性細胞死フェロトーシスの解析 (2018)
  • Author(s): 久保田知里、神徳亮介、瀧川雄太、山田圭一、輿石一郎、鳥居征司
  • Organizer: 第17回生体機能研究会
• [Presentation] 分泌顆粒蛋白質フォグリンによるインスリン分泌とシグナルの連結機構 (2018)
  • Author(s): 久保田知里、斎藤直也、河野あゆみ、竹内利行、小林雅樹、北村忠弘、穂坂正博、五味浩司、鳥居征司
  • Organizer: 第91回日本生化学会
• [Presentation] 鉄依存性細胞死フェロトーシスにおける脂質過酸化 (2017)
  • Author(s): 久保田知里、神徳亮介、瀧川雄太、山田圭一、好本裕平、竹内利行、輿石一郎、鳥居征司
  • Organizer: ConBio2017(生命科学系合同年次大会）