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Can external stresses in the aquaculture environment cause cellular senescence in fish via DNA demethylation?

Research Project

Project/Area Number 19K06234
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 40040:Aquatic life science-related
Research InstitutionTokyo University of Marine Science and Technology

Principal Investigator

FUTAMI KUNIHIKO  東京海洋大学, 学術研究院, 准教授 (00513459)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 片桐 孝之  東京海洋大学, 学術研究院, 准教授 (50361811)
舞田 正志  東京海洋大学, 学術研究院, 教授 (60238839)
Project Period (FY) 2019-04-01 – 2022-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Keywords細胞老化 / Ras / p16INK4a / SASP / SA-β-gal活性 / 初期老化 / 完全老化 / 酸化ストレス / p16 / proinflammatory SASP / 魚類不死化細胞株 / OIS / 細胞老化様増殖停止
Outline of Research at the Start

魚類由来培養細胞の多くは,癌化や形質転換の形跡がないにも関わらず,分裂寿命や老化の兆候が見られないといった特徴がある。申請者は最近,ゲノムDNAを脱メチル化させると魚類由来培養細胞が老化することを突き止めた。一方で,環境中の様々な外的ストレスは,DNAのメチル化異常をはじめとするエピジェネティック変化を誘導することが知られているが,これらのストレスがゲノムDNAの脱メチル化を介して細胞老化を誘発するのかは依然として不明である。
本研究では,ゲノムDNAの脱メチル化がどのようにして細胞老化を誘導するのか,また,ストレスや病原体の増殖が細胞老化を引き起こすかについて明らかにする。

Outline of Final Research Achievements

Fish cell lines originally established from a variety of tissues for the purpose of virus isolation, propagation and diagnostic assays in understanding fish pathology, can easily become immortal without any apparent sign of cancerous growth and appear to have unlimited proliferative capacity. We have previously shown that demethylation of chromosomal DNA with 5-Aza-dC induces premature senescence in the fish cell line EPC; the cells begin to express senescence-associated secretory phenotype (SASP) factors. However, it is unclear whether various external stresses in the aquaculture environment cause epigenetic changes, such as DNA methylation abnormalities, that induce premature senescence. In this study, we clarified (1) how demethylation of chromosomal DNA induces cellular senescence and (2) whether possible stresses in aquaculture can induce premature senescence.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

ヒトにおいて細胞老化は,ストレスなどにより障害を受けた細胞の増殖を不可逆的に停止することで発癌を抑制する一方,老化細胞の蓄積は恒常性の破綻を引き起こす。ストレスよる細胞影響としてアポトーシスやネクローシスなどの細胞死があるが,これらの死細胞は食細胞により貪食されるため,影響は局所的であり,魚の直接的な死因となることは少ないと考えられる。一方,老化細胞は貪食されることはなく,炎症性サイトカインなどSASP因子の分泌により周辺の細胞に慢性炎症を引き起こす。本研究は,DNAのメチル化や細胞老化に着目し,魚の死因を「細胞老化を起因とした恒常性の破綻」といった切り口から説明しようとするものである。

Report

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

    (4 results)

All 2022 2021 2020

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (2 results)

  • [Journal Article] Lack of a p16/ARF locus in fish genome may underlie senescence resistance in the fish cell line, EPC2022

    • Author(s)
      Futami Kunihiko、Sato Shunichi、Maita Masashi、Katagiri Takayuki
    • Journal Title

      Developmental & Comparative Immunology

      Volume: 133 Pages: 104420-104420

    • DOI

      10.1016/j.dci.2022.104420

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Increased expression of hras induces early, but not full, senescence in the immortal fish cell line, EPC2021

    • Author(s)
      Futami Kunihiko、Aoyama Kako、Fukuda Kazuki、Maita Masashi、Katagiri Takayuki
    • Journal Title

      Gene

      Volume: 765 Pages: 145116-145116

    • DOI

      10.1016/j.gene.2020.145116

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 魚類のゲノムにおけるp16INK4a/Arf遺伝子座の欠如は 魚類不死化細胞株EPCの老化耐性機構の一翼を担う2022

    • Author(s)
      二見邦彦・佐藤俊一・舞田正志・片桐孝之
    • Organizer
      令和4年度日本水産学会春季大会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 魚類由来培養細胞株EPCの老化耐性機構におけるras遺伝子の役割2020

    • Author(s)
      二見邦彦・青山華子・福田一輝・伊藤颯希・舞田正志・ 片桐孝之
    • Organizer
      令和2年度日本水産学会春季大会
    • Related Report
      2019 Research-status Report

URL: 

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

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