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Investigation of the defense mechanisms by the transcription factor TCF3 against methylmercury toxicity

Research Project

Project/Area Number 19H04276
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Basic Section 63030:Chemical substance influence on environment-related
Research InstitutionTohoku Medical and Pharmaceutical University (2020-2021)
Tohoku University (2019)

Principal Investigator

Hwang Gi-Wook  東北医科薬科大学, 薬学部, 教授 (00344680)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 進藤 佐和子  東北医科薬科大学, 薬学部, 助教 (50795987)
外山 喬士  東北大学, 薬学研究科, 助教 (50720918)
Project Period (FY) 2019-04-01 – 2022-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥17,420,000 (Direct Cost: ¥13,400,000、Indirect Cost: ¥4,020,000)
Fiscal Year 2021: ¥5,460,000 (Direct Cost: ¥4,200,000、Indirect Cost: ¥1,260,000)
Fiscal Year 2020: ¥5,460,000 (Direct Cost: ¥4,200,000、Indirect Cost: ¥1,260,000)
Fiscal Year 2019: ¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Keywordsメチル水銀 / TCF3 / SRXN1 / 転写因子 / アポトーシス
Outline of Research at the Start

水俣病の発症から半世紀以上が経過した現在も、メチル水銀による脳組織特異的な毒性の発現機構およびそれに対する防御機構はほとんど解明されていない。本申請者らは、メチル水銀をマウスに投与すると脳組織特異的に転写因子TCF3が活性化されること、さらに、このTCF3の発現を抑制した神経細胞が非常に高いメチル水銀感受性を示すことを初めて明らかにした。これらのことは、TCF3がメチル水銀毒性の軽減因子としてマウス脳内で重要な役割を果たしている可能性を強く示唆している。そこで本研究では、メチル水銀によるTCF3の活性化機構、および、TCF3によるメチル水銀毒性軽減機構の解明を目指す。

Outline of Final Research Achievements

We previously identified TCF3 as a transcription factor that is activated in the brains of methylmercury-treated mice. In this study, we have shown that TCF3 inhibited the induction of apoptosis via mitochondrial damage as a novel protective factor against methylmercury-induced neurotoxicity. We also found that suppression of TCF3 degradation by proteasome is involved in TCF3 activation by methylmercury and that activated TCF3 is recruited to the promoter region of the SRXN1 gene, which encodes sulfiredoxin 1, thereby suppressing methylmercury-induced apoptosis. Furthermore, both TCF3 and SRXN1 were shown to be selectively increased in neurons in the brains of methylmercury-treated mice.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

生体はメチル水銀の脳内侵入を感知するとTCF3活性化を介してSRXN1を発現誘導することでメチル水銀による神経毒性を軽減していることが初めて示唆された。これまで、TCF3/SRXN1経路とメチル水銀毒性との関係について検討された例はなく、本研究成果は未解明のままにされてきたメチル水銀毒性に対する生体防御機構を分子レベルで初めて説明するものである。近年、低濃度のメチル水銀摂取による健康被害が世界的に懸念されていることから、メチル水銀に対して遺伝的に高感受性を示す人々の選定やそれらを考慮したメチル水銀の正確な摂取基準制定などに大きく貢献することが期待される。

Report

(4 results)
  • 2021 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2020 Annual Research Report
  • 2019 Annual Research Report
  • Research Products

    (31 results)

All 2021 2020 2019 Other

All Journal Article (5 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 5 results,  Open Access: 5 results) Presentation (25 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 7 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Increased expression of TCF3, transcription factor 3, is a defense response against methylmercury toxicity in mouse neuronal C17.2 cells2021

    • Author(s)
      Toyama Takashi、Wang Yanjiao、Kim Min-Seok、Takahashi Tsutomu、Naganuma Akira、Hwang Gi-Wook
    • Journal Title

      Toxicological Research

      Volume: 22 Issue: 4 Pages: 1-8

    • DOI

      10.1007/s43188-021-00087-0

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  • [Journal Article] Methylmercury induces neuronal cell death by inducing TNF-α expression through the ASK1/p38 signaling pathway in microglia2021

    • Author(s)
      Toyama Takashi、Hoshi Takayuki、Noguchi Takuya、Saito Yoshiro、Matsuzawa Atsushi、Naganuma Akira、Hwang Gi-Wook
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 11 Issue: 1 Pages: 9831-9831

    • DOI

      10.1038/s41598-021-89210-7

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  • [Journal Article] Knockdown of deubiquitinating enzyme Usp34 confers resistance to methylmercury in HEK293 cells2021

    • Author(s)
      Kim Jong-Mu、Lee Jin-Yong、Kim Min-Seok、Shindo Sawako、Kumagai Takeshi、Naganuma Akira、Hwang Gi-Wook
    • Journal Title

      Fundamental Toxicological Sciences

      Volume: 8 Issue: 5 Pages: 157-160

    • DOI

      10.2131/fts.8.157

    • NAID

      130008106402

    • ISSN
      2189-115X
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    • Author(s)
      Sato Masayuki、Toyama Takashi、Kim Min-Seok、Lee Jin-Yong、Hoshi Takayuki、Miura Nobuhiko、Naganuma Akira、Hwang Gi-Wook
    • Journal Title

      Life Sciences

      Volume: 256 Pages: 118031-118031

    • DOI

      10.1016/j.lfs.2020.118031

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    • Author(s)
      Takahashi Tsutomu、Kim Min-Seok、Iwai-Shimada Miyuki、Hoshi Takayuki、Fujimura Masatake、Toyama Takashi、Fujiwara Yasuyuki、Naganuma Akira、Hwang Gi-Wook
    • Journal Title

      Environmental Toxicology and Pharmacology

      Volume: 71 Pages: 103216-103216

    • DOI

      10.1016/j.etap.2019.103216

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      角田 洋平、外山 喬士、進藤 佐和子、菅原 賢人、永沼 章、黄 基旭
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      Hwang Gi-Wook
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      太田 妃香、松島 あかり、進藤 佐和子、外山 喬士、永沼 章、黄 基旭
    • Organizer
      メタルバイオサイエンス研究会2021
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  • [Presentation] ミクログリア細胞株におけるメチル水銀によるJAK1/STAT3経路を介したOSM発現誘導機構2021

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      小松 龍、進藤 佐和子、千葉 冠太郎、黄 基旭
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      メタルバイオサイエンス研究会2021
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      星 尚志、千葉 冠太郎、外山 喬士、永沼 章、斎藤 芳郎、黄 基旭
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      日本薬学会第141年会
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  • [Presentation] TNF受容体3新規結合蛋白質の同定とメチル水銀による細胞死への関与2021

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      角田 洋平、外山 喬士、永沼 章、斎藤 芳郎、黄 基旭
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      日本薬学会第141年会
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  • [Presentation] メチル水銀はASK1/p38経路を回してミクログリアでのTNF-α発現を誘導する2020

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      星 尚志、外山 喬士、永沼 章、斎藤 芳郎、黄 基旭
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      メタルバイオサイエンス研究会2020
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  • [Presentation] マウス脳内ミクログリアでのTNF-αの発現誘導はメチル水銀による神経細胞死に関与する2020

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      星 尚志、外山 喬士、永沼 章、斎藤 芳郎、黄 基旭
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      角田 洋平、星 尚志、外山 喬士、永沼 章、斎藤 芳郎、黄 基旭
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      フォーラム2020:衛生薬学・環境トキシコロジー
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  • [Presentation] ミクログリアでのメチル水銀によるp38を介したTNF-α発現誘導機構とそれによる神経細胞死2020

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      星 尚志、外山 喬士、永沼 章、斎藤 芳郎、黄 基旭
    • Organizer
      フォーラム2020:衛生薬学・環境トキシコロジー
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      黄 基旭
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      外山 喬士、星 尚志、永沼 章、斎藤 芳郎、黄 基旭
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  • [Presentation] ミクログリアにおけるメチル水銀によるオンコスタチンM発現誘導機構2020

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      星 尚志、外山 喬士、永沼 章、斎藤 芳郎、黄 基旭
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  • [Presentation] メチル水銀によるマウス脳神経障害へのTNF受容体3の関与2020

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      角田 洋平、外山 喬士、永沼 章、黄 基旭
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      黄 基旭
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      角田 洋平、外山 喬士、永沼 章、黄 基旭
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  • [Presentation] Health risks associated with methylmercury exposure and molecular toxicological approaches for its study2019

    • Author(s)
      Gi-Wook Hwang
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    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Remarks] 東北医科薬科大学 薬学部 環境衛生学教室

    • URL

      http://tmpu-ehs.com/index.html

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Published: 2019-04-18   Modified: 2023-01-30  

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