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Role of pentose phosphate pathway in arsenite toxicity

Research Project

Project/Area Number 17K08391
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Research Field Environmental and hygienic pharmacy
Research InstitutionTokyo University of Pharmacy and Life Science

Principal Investigator

Tsutomu Takahashi  東京薬科大学, 薬学部, 講師 (00400474)

Project Period (FY) 2017-04-01 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Keywords亜ヒ酸 / がん / ペントースリン酸経路 / リボース / ヒ素 / リボース-5-リン酸 / 転写因子 / リボース-5-リン酸 / 環境 / 環境汚染物質 / 毒性
Outline of Final Research Achievements

Arsenic is a hazardous element that exists widely in the environment. Health hazards caused by arsenic pollution of ground water have been issues of global concern, especially in Southeast Asia. However, the detailed mechanisms that mediate arsenic toxicity remain unclear. In this study, we found that arsenite repressed expression of genes involved in non-oxidative branch of pentose phosphate pathway (PPP), which is important for generating ribose-5-phosphate, in human cancer cells and yeast cells. We also found that addition of D-ribose, a precursor of ribose-5-phosphate, to culture medium decreased the toxicity of arsenite in human cancer cells and yeast cells. These results suggest that arsenite might inhibit synthesis of ribose-5-phosphate through transcriptional repression of genes involved in non-oxidative branch of PPP.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

ヒ素は環境中に広く存在する有害物質であり、世界各地で地下水の高濃度ヒ素汚染が問題となっている。しかしながらヒ素の毒性発現メカニズムは未だ完全には解明されておらず、その全容解明が求められている。本研究では、亜ヒ酸によるペントースリン酸経路の抑制を介した毒性発現機構の一端を明らかにしており、ヒ素の毒性発現機構の解明研究に新たな知見を提供するものと考えられ、将来的にはヒ素曝露によって発症リスクが上昇する様々な疾病の予防につながることが期待される。また本研究成果は亜ヒ酸の抗がん剤としての応用研究にも新たな知見を提供するものであると考えられる。

Report

(4 results)
  • 2019 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2018 Research-status Report
  • 2017 Research-status Report
  • Research Products

    (16 results)

All 2020 2019 2018 2017

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 2 results) Presentation (14 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 2 results)

  • [Journal Article] Nuclear factor erythroid 2-related factor 2 (NRF2) is a negative regulator of tissue plasminogen activator synthesis in cultured human vascular endothelial EA.hy926 cells2020

    • Author(s)
      Takahashi T., Nakano T., Katoh G., Shinoda Y., Yamamoto C., Yoshida E., Kaji T., Fujiwara Y.
    • Journal Title

      The Journal of Toxicological Sciences

      Volume: 45 Issue: 4 Pages: 237-243

    • DOI

      10.2131/jts.45.237

    • NAID

      130007825358

    • ISSN
      0388-1350, 1880-3989
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Arsenite inhibits gene expression of perlecan, syndecan-1, -2, -3 and biglycan in cultured vascular endothelial cells2020

    • Author(s)
      Wu D., Nakano T., Tsuneoka Y., Takahashi T., Shinoda Y., Kaji T., Fujiwara Y.
    • Journal Title

      Fundamental Toxicological Sciences

      Volume: 7 Pages: 77-83

    • NAID

      130007805132

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Arsenite exerts cytotoxic effect through inhibition of synthesis of ribose-5-phosphate in human acute monocytic leukemia THP-1 cells.2019

    • Author(s)
      Takahashi T., Nakano T., Fujiwara Y.
    • Organizer
      IUTOX 15th International Congress of Toxicology (ICTXV)
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 亜ヒ酸による転写因子の活性制御を介した毒性発現メカニズム2019

    • Author(s)
      高橋勉,藤原泰之
    • Organizer
      第63回日本薬学会関東支部大会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 亜ヒ酸によるHeLa細胞のトランスケトラーゼ発現抑制を介した増殖阻害2019

    • Author(s)
      高橋勉,細野雅人,中野毅,藤原泰之
    • Organizer
      フォーラム2019:衛生薬学・環境トキシコロジー
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 亜ヒ酸による細胞選択的な血液線溶系への影響とその分子メカニズム2019

    • Author(s)
      中野毅,荒木祐美,高橋勉,山本千夏,鍜冶利幸,藤原泰之
    • Organizer
      メタルバイオサイエンス研究会2019
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 亜ヒ酸毒性発現機構におけるペントースリン酸経路の防御的役割2019

    • Author(s)
      高橋勉,藤原泰之,黄基旭,永沼章
    • Organizer
      日本薬学会第139年会
    • Related Report
      2018 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] Arsenite suppresses expression of genes related to synthesis of ribose-5-phosphate in pentose phosphate pathway in human acute monocytic leukemia THP-1 cells.2018

    • Author(s)
      Takahashi T., Nakano T., Fujiwara Y.
    • Organizer
      The 8th International Congress of ASIAN Society of Toxicology (ASIATOX 2018)
    • Related Report
      2018 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 亜ヒ酸による血管内皮細胞株EA.hy926細胞における線溶活性の抑制2018

    • Author(s)
      中野毅,高橋勉,吉田映子,恒岡弥生,篠田陽,山本千夏,鍜冶利幸,藤原泰之
    • Organizer
      第45回日本毒性学会学術年会
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] 亜ヒ酸による血管内皮細胞における線溶活性の抑制機構2018

    • Author(s)
      中野毅,高橋勉,加藤剛,恒岡弥生,篠田陽,山本千夏,鍜冶利幸,藤原泰之
    • Organizer
      フォーラム2018:衛生薬学・環境トキシコロジー
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] 亜ヒ酸によるHeLa細胞のペントースリン酸経路の抑制を介した増殖阻害作用2018

    • Author(s)
      高橋勉,細野雅人,佐久間竣介,中野毅,黄基旭,永沼章,藤原泰之
    • Organizer
      メタルバイオサイエンス研究会2018
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] 亜ヒ酸による血管内皮細胞のNrf2経路を介したt-PA合成阻害2018

    • Author(s)
      中野毅,高橋勉,恒岡弥生,篠田陽,山本千夏,鍜冶利幸,藤原泰之
    • Organizer
      メタルバイオサイエンス研究会2018
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] ヒト血管内皮細胞株 EA.hy926細胞の線溶系に対する亜ヒ酸の抑制作用2018

    • Author(s)
      中野 毅,高橋 勉,吉田映子,恒岡弥生,篠田 陽,山本千夏,鍜冶利幸,藤原泰之
    • Organizer
      日本薬学会第138年会
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] 酵母及びヒト細胞の亜ヒ酸毒性発現機構における転写因子Mig1及びWT1の役割2017

    • Author(s)
      田中裕士, 中野 毅, 高橋 勉, 黄 基旭, 永沼 章, 藤原泰之
    • Organizer
      第44回日本毒性学会学術年会
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] 亜ヒ酸毒性発現における転写因子WT1の関与2017

    • Author(s)
      田中裕士,中野 毅,高橋 勉,篠田 陽,藤原泰之
    • Organizer
      フォーラム2017:衛生薬学・環境トキシコロジー
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] 酵母およびヒト子宮頸癌由来HeLa細胞における亜ヒ酸によるペントースリン酸経路関連遺伝子の転写抑制機構2017

    • Author(s)
      高橋 勉,田中裕士,中野 毅,黄 基旭,永沼 章,藤原泰之
    • Organizer
      第23回ヒ素シンポジウム
    • Related Report
      2017 Research-status Report

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Published: 2017-04-28   Modified: 2021-02-19  

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