Identification of the modifying factorsof cadmium toxicity
| Project/Area Number |
21K12259
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 63030:Chemical substance influence on environment-related
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| Research Institution | Aichi Gakuin University |
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Principal Investigator |
李 辰竜 愛知学院大学, 薬学部, 准教授 (80581280)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
佐藤 雅彦 愛知学院大学, 薬学部, 教授 (20256390)
徳本 真紀 愛知学院大学, 薬学部, 講師 (90614339)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
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| Keywords | カドミウム / DPYS / 腎臓細胞 / OTOGL / CRYAA / 腎毒性 |
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| Outline of Research at the Start |
カドミウムは、イタイイタイ病の原因物質であり、腎障害を引き起こす。しかしながら、カドミウムの腎毒性発現は不明なところが多いい。本研究では、2種類のヒト由来の腎近位尿細管細胞（HK-2細胞およびRPTEC細胞）並びに実験動物（マウス）を主に用いて、カドミウム腎毒性に対するCRYAA、OTOGLおよびDPYS遺伝子の防御因子としての役割を明らかにするとともに、これら遺伝子のカドミウム腎毒性防御メカニズムを解明する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
令和4年度は、主にDPYS（dihydropyrimidinase）の発現変動がヒト由来腎近位尿細管上皮細胞（HK-2細胞）におけるカドミウム毒性発現に及ぼす影響について検討を行った。HK-2細胞を様々な条件のカドミウムで処理した後、Alamar blue法を用いて細胞生存率を測定した。遺伝子発現はリアルタイムRT-PCRで測定し、タンパク質発現はウエスタンブロット法で評価した。また、siRNA導入により、遺伝子ノックダウンを行なった。
まず、カドミウム処理によるDPYSの遺伝子発現およびタンパク質レベルに及ぼす影響を調べた。Cd処理によってDPYS mRNAレベルの有意な変化は認められなかった。一方、dihydropyrimidinaseのタンパク質レベルは、カドミウム処理によって増加傾向を示した。DPYSを標的とする3種類のsiRNAを導入した結果、顕著なDPYSの発現抑制が認められた。さらに、DPYS発現抑制細胞は、カドミウム毒性に対して高感受性を示した。カドミウム以外の有害重金属の毒性発現に及ぼすDPYSの影響を調べるため、DPYS発現抑制細胞をメチル水銀および無機水銀で処理した。その結果、メチル水銀および無機水銀の毒性発現にDPYSの発現抑制は影響を及ぼさなかった。Dihydropyrimidinaseはピリミジン系核酸塩であるチミンとウラシルの代謝を触媒する。そこで、チミンの前処理がカドミウム毒性発現に及ぼす影響について検討した。その結果、チミンの前処理により、カドミウム毒性が軽微ながら増強された。本研究によって、DPYSの発現抑制によるチミン細胞内蓄積がカドミウム毒性を増強させることが示唆された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
研究計画の2年目までの目標は、DPYSおよびCRYAA、OTOGLの発現抑制が腎近位尿細管上皮細胞におけるカドミウム毒性発現に及ぼす影響を明らかにすることである。しかし、令和4年度までに、DPYSの発現抑制とカドミウム毒性発現との関係を明らかにしている。CRYAAおよびOTOGLを標的とするsiRNAの設計やタンパク質レベルの評価に必要な抗体の設計などが当初の計画より遅れることとなり、本研究課題の全般的な進歩がやや遅れている状況となっている。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究の最終年度にあたり、CRYAA、OTOGLおよびDPYSの発現低下によるカドミウム腎毒性増強の詳細な分子メカニズムを明らかにする。CRYAAタンパク質はシャペロン機能を有していることから、カドミウムによる不要タンパク質蓄積作用に及ぼすCRAYYの役割を明らかにする。また、OTOGLタンパク質は糖鎖修飾により細胞膜へ局在し、物質輸送や細胞形態維持に関与している。そこで、腎臓細胞の物質輸送能異常およびアクチン重合におけるカドミウム毒性発現とOTOGLとの関係を明らかにする。DPYSタンパク質はピリミジン代謝酵素であることから、カドミウムで処理した培養細胞における細胞内ピリミジン代謝系の代謝産物の量的変動およびそのカドミウム由来の変動代謝産物の細胞内レベルに及ぼすDPYS欠損の影響を検討し、カドミウムによる代謝産物の量的変動とDPYSタンパク質との関係を明らかにする。
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Report
(2 results)
Research Products
(2 results)
