自然免疫制御因子ASCによるATP代謝制御とオートファジーに伴う細胞死の制御

• Project/Area Number: 20012020
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Shinshu University
• Principal Investigator: 谷口 俊一郎 Shinshu University, 医学系研究科, 教授 (60117166)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 相良 淳二 信州大学, 医学部, 教授 (10225831)
• Project Period (FY): 2008 – 2009
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2009)
• Budget Amount: ¥12,800,000 (Direct Cost: ¥12,800,000); Fiscal Year 2009: ¥6,400,000 (Direct Cost: ¥6,400,000); Fiscal Year 2008: ¥6,400,000 (Direct Cost: ¥6,400,000)
• Keywords: ASC / 細胞死 / エネルギー産生 / 癌 / オートファジー / メチル化 / ATP / サイクリンD / 炎症 / 平滑筋細胞 / カスペース1

Research Abstract

研究目的:自然免疫制御因子であり、その発現がメチル化で制御されるASC遺伝子の新規機能としてエネルギー代謝とオートファジーに伴う細胞死の制御と制御への関与が示唆され、この機序解明を目指す。
このために、行った検討とその結果は以下のとおりである。
1) ASC欠損平滑筋細胞ではオートファジーが頻度高く、ATP産生系が低下しており、その補償機能としてのAMPKの活性化を観察した。オートファジーが生存に必要か否かをその阻害剤3MA処理によって調べたところ、細胞生存数は低下した。オートファジーが生存に関与することは判明したが、高頻度に生じ易いのは、ASC欠損による直接の影響というより、ASC欠損によるエネルギー産生機能低下に起因すると考えられた。ASC欠損細胞のAMPKの活性をcompound Cで阻害すると、細胞生存は低下した。その時興味深い現象として、核内にASC野生型細胞に比べ大量に存在するp27^<kip>が細胞質に移行した。ASC依存的p27^<kip>発現制御と核内外の移動の可能性を考えたが、いずれもAMPKに依存し、ASCは関与するとしても間接的と考えられた。
2) 平滑筋細胞を飢餓状態にしたとき、ASC欠損細胞は野生型に比べ生存し易いと示唆される結果を得ているが、この際のBc12ファミリーの関与を調べた。飢餓状態でのBc12とBax, Beclinとの比を調べると、野生型に比べ、Bc12の占める割合がASC欠損細胞で圧倒的に高く、これが細胞生存能を上げることに関与すると考えれたが、ASCがBc12発現に関わる機序解明は今後の課題である。
3) ATP産生が低いASC欠損細胞にATPを添加すると細胞死が誘導された。従って、上記の諸現象の一番上流はATP産生制御にあるとも考えられ、ミトコンドリアとASCとの直接の相互作用を調べるべく、抗ASC抗体を用いて免疫沈降、質量分析器による解析を進め、数種の反応分子を同定した。しかし、まだエネルギー産生系に関わる分子との直接的反応は検出されておらず、今後の検討課題である。
4) 癌細胞株の一部においては、ASC過剰発現によって増殖が抑制されることを見出した。この系においてのASCの作用点を解析し、上記の内容とも比較しつつ、ASCの細胞増殖、細胞死に関わる作用をASCと相互作用する分子の同定を介して明らかにすべく検討を継続中である。
研究の重要性と意義:感染、炎症、細胞死制御という全てことに直接関わるASCに着目し、発癌や進展におけるその役割を解明する一環として行われている。感染、炎症、細胞死制御は発癌と進展においてきわめて重要な事柄であり、しかもASCがエピジェネティカルな発現制御を受ける点、その分子機序解明は癌形質の不安定性理解にもつながると期待している。

Research Products

• [Journal Article] Exercise Effects on Methylation of ASC Gene. (2010)
  • Author(s): Nakajima K, Takeoka M, Mori M, Hashimoto S, Sakurai A, Nose H, Higuchi K, Itano N, Shiohara M, Oh T Taniguchi S.
  • Journal Title: Int.J.Sports Med. 30 Pages: 1-5
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Contribution of TIR domain-containing adapter inducing IFN-β mediated IL-18 Release to LPS-induced liver injury in mice. (2009)
  • Author(s): Imamura M, Tsutsui H, Yasuda K, Yumikura-Futatsugi S, Mitani K, Uchiyama R, Hayashi S, Akira S, Taniguchi S, Nico Van Rooijen, Jurg Tschopp, Yamamoto T, Fujimoto J, Nakanishi K.
  • Journal Title: J.Hepatol. 51 Pages: 333-341
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Splice Variant of ASC Regulates IL-β Release and Aggregates Differently from Intact ASC. (2009)
  • Author(s): Matsushita K, Takeoka M, Sagara J, Itano N, Kurose Y, Nakamura A, Taniguchi S.
  • Journal Title: Mediators Inflamm. 2009 Pages: 287387-287387
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Critical role of bone marrow apoptosis-associated speck-like protein, an inflammasome adaptor molecule, in neointimal formation after vascular injury in mice. 8 (2008)
  • Author(s): Yajima N, Takahashi M, Morimoto H, Shiba Y, Takahashi Y, Masumoto J, Ise H, Sagara J, Nakavama J, Taniguchi S, Ikeda U.
  • Journal Title: Circulation 17 Pages: 3079-3087
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Role of ASC in the Mouse Model of Helicobacter pylori Infection (2008)
  • Author(s): Benoit BN, Kobayashi M, Kawakubo M, Takeoka M, Sano K, Zou J, Itano N, Tsutsui H, Noda T, Fukuda M, Nakavama J. Taniauchi S
  • Journal Title: J. Histochem & Cytochem 271 Pages: 9-12
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Microenvironment-dependent function of ASC, a mediator protein for inflammasome and cell death, in carcinogenesis. (2010)
  • Author(s): Taniguchi S, Kitazawa M, Okada N, Asano H, Itano N, Takeoka M.
  • Organizer: 8^<th> Joint Conference of the American Association for Cancer Research and the Japanese Cancer Association
  • Place of Presentation: Hawai, USA
  • Year and Date: 2010-02-07
• [Presentation] ASC Deleted Mice Are Resistant to Collagen-Induced Arthritis. (2009)
  • Author(s): Yamazaki H, Takeoka M, Ehara T, Itano N, Kato H, Taniguchi S.
  • Organizer: ACR/ARHP Scientific Meeting
  • Place of Presentation: Philadelphia, USA
  • Year and Date: 2009-10-20
• [Presentation] The role of apoptosis-associated speck-like protein containing a CARD(ASC) in tumor immunosurveillance. (2009)
  • Author(s): Okada N, Zou Jian, Kitazawa M, Kobayashi N, Takeoka M, Itano N, Taniguchi S.
  • Organizer: 68^<th> Annual Meeting of the Japanese Cancer Association
  • Place of Presentation: Yokohama
  • Year and Date: 2009-10-02
• [Presentation] Beta-catenin accmulation and ASC-mediated inflammation promote intestinal carcinogenesis in AhR-deficient mice. (2009)
  • Author(s): Ikuta T, Kobayashi Y, Kitazawa M, Itano N, Kurosumi M, Fujii Y, Taniguchi S, Kawajiri K.
  • Organizer: 68^<th> Annual Meeting of the Japanese Cancer Association
  • Place of Presentation: Yokohama
  • Year and Date: 2009-10-02
• [Presentation] Effects of high-intensity interval walking training from epigenetic point of view, focusing on methylation of ASC gene. (2009)
  • Author(s): 谷口俊一郎
  • Organizer: 第4回国際シンポジウム/2009年度成果発表会
  • Place of Presentation: 軽井沢
  • Year and Date: 2009-08-03
• [Presentation] 腫瘍免疫におけるApotosi9-associated speck-like protein containing a CARD (ASC)の役割 (2009)
  • Author(s): 岡田ぎさ、鄒健、竹岡みち子、板野直樹、谷口俊一郎
  • Organizer: 第18回日本がん転移学会学術集会・総会
  • Place of Presentation: 旭川
  • Year and Date: 2009-07-23
• [Presentation] Cytosolic Pattern Recognition byMicrobes and Danger Signals Repeats Recognizing Pathogen-Associated Molecular Patterns, Have Been Gatnering Attention in the Field of Innate Tmmunity. (2009)
  • Author(s): Shun' ichiro Taniguchi
  • Organizer: The 9^<th> World Congress on Inflammation
  • Place of Presentation: Tokyo
  • Year and Date: 2009-07-08
• [Presentation] Apoptosis-associated speck-like protein(ASC) promotes cell death through induction of cyclin D1 (2008)
  • Author(s): 高橋康子、相原淳二、板野直樹、谷口俊一郎
  • Organizer: 第31回日本分子生物学会年会第81回日本生化学学会大会合同大会
  • Place of Presentation: 神戸
  • Year and Date: 2008-12-09
• [Presentation] Apoptosis-associated speck-like protein(ASC) promotes cell death through induction of cvclin D1 (2008)
  • Author(s): 高橋康子、高橋将文、板野直樹、相良淳二、谷口俊一郎
  • Organizer: 第67回日本癌学会学術総会
  • Place of Presentation: 名古屋
  • Year and Date: 2008-10-28
• [Presentation] ASC regulates tumor immunity by IL-18/IFN-gamma axis (2008)
  • Author(s): 鄒健、三好征司、小林宣隆、ベノイトベカレ ニュマ、竹岡みち子、板野直樹、谷口俊一郎
  • Organizer: 第67回日本癌学会学術総会
  • Place of Presentation: 名古屋
  • Year and Date: 2008-10-28
• [Presentation] Role of ASC protein in the mouse model of Helicobacter pyliro infection (2008)
  • Author(s): BEKALE NGUEMA BENOIT, Michiko Takeoka, Naoki Itano, JunNakayama, Shun'ichiro Taniguchi
  • Organizer: 第67回日本癌学会学術総会
  • Place of Presentation: 名古屋
  • Year and Date: 2008-10-28
• [Presentation] Chronic High-Intensity Walking Exercise Alters DNA Methylation in Normal Middle-Aged and Older Subjects to Younger State (2008)
  • Author(s): Koki Nakajima, Michiko Takeoka, Masyuki Mori, Akihiro Sakurai, Hiroshi Nose, Keiichi Higuchi, Naoki Itano and Shun'ichiro Taniguchi
  • Organizer: 7th World Congress on Aging and Physical Activity
  • Place of Presentation: Tsukuba
  • Year and Date: 2008-07-27
• [Presentation] 自然免疫と細胞死を制御する蛋白質ASCの腫瘍免疫における役割 : 欠損マウスを用いた解析 (2008)
  • Author(s): 鄒健、三好征司、小林宣隆、竹岡みち子、板野直樹、谷口俊一郎
  • Organizer: 第17回日本がん転移学会学術集会・総会
  • Place of Presentation: 鹿児島
  • Year and Date: 2008-07-25
• [Presentation] ウォーキング運動のエピジェネティック効果-ASC遺伝子のメチル化に着目して-(第3報) (2008)
  • Author(s): 中島弘毅, 竹岡みち子, 森政之, 櫻井晃洋, 能勢博, 樋口京一, 板野直樹, SUGRC, 谷口俊一郎
  • Organizer: 第31回日本基礎老化学会
  • Place of Presentation: 松本
  • Year and Date: 2008-06-12