Mechanism of endothelial cell migration leading to angiogenesis by reactive oxygenase NOX4
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22K06934
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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 49010:Pathological biochemistry-related
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| Research Institution | Kawasaki Medical School |
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Principal Investigator |
宮野 佳 川崎医科大学, 医学部, 講師 (60444783)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
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| Keywords | NADPHオキシダーゼ / Nox / p22phox / 活性酸素 / ROS / 遊走 / 血管新生 / ERAD / NADPH oxidase |
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| Outline of Research at the Start |
血管新生の促進/抑制は多くの疾患等に関係している。本研究では、病態に応じて血管新生を一律に制御できる仕組みを同定・解明し、多様な疾患に適応する治療法につなげる生化学的な基盤構築を目標とする。具体的には、活性酸素を生成するNOX4酵素による血管新生の必須過程の内皮細胞遊走の制御機構の詳細を明らかにする。この制御機構を解明し、遊走の「スイッチ」となれるものを見出し、細胞遊走能 (生化学的分析) と血管新生能 (マウス実験) により実証し、創薬の標的として提示できる分子レベルまで明らかにする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
血管新生の促進/抑制は多くの疾患等に関係しており、病態に応じて血管新生を一律に制御できる仕組みを同定・解明できれば、多様な疾患に適応する治療法につながる。以前に私は、活性酸素を生成するNOX4酵素が血管新生の必須過程の内皮細胞遊走を制御していることを見出した。本研究では、NOX4のパートナー分子であり、酵素活性に必須であるp22phoxのタンパク質レベルでの安定化に関する知見を得た。
p22phoxは、食細胞に発現するNOX2のパートナー分子としても機能している。NOX2-p22phox複合体は、好中球などの食細胞が殺菌剤として用いる活性酸素の生成源として機能している。この複合体の破綻は、幼少期より重篤な感染症を繰り返す遺伝性疾患である慢性肉芽腫症（CGD, chronic granulomatous disease）を引き起こす。これまでp22phoxの遺伝子CYBAの点変異が原因となり慢性肉芽腫症を発症することが知られていた。
本研究では、これらの点変異に注目して次の知見を得た。
（1）p22phoxの遺伝子CYBAのエクソン3に集中するアミノ酸置換を伴う点変異が、膜タンパク質生合成の場である小胞体においてp22phox自身のタンパク質分解を促進する。（２）p22phoxの分解は、小胞体関連分解の構成タンパク質Derlin-1との相互作用がキューとなる。（３）この相互作用は、CGDで認められる複数のアミノ酸置換が集中する領域に存在するシステイン残基（p22phoxの50番目のCys50）のチオール基の酸化還元により影響を受ける。以上の結果は、Cys50のチオール基を標的とすることによりp22phox分解の促進・抑制を可能にし、遊走に関わるNOX4活性を制御できる新たな仕組みの理解に役立つと考えられる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
NOXファミリーは、NOX1からNOX5の5種類が知られている。NOX1~NOX3は、複数の活性化タンパク質と複合体を構成するサブユニット構造により、酵素活性が発現する。また、NOX5は、細胞内カルシウム濃度依存性の分子内相互用により酵素活性を示す。これらのNOXはいずれも細胞刺激に応じて活性化されることになる。一方、NOX4は細胞刺激に非依存性に恒常的な酵素活性を示す。NOX4の酵素活性には、p22phoxと複合体を形成する必要があるが、この複合体は小胞体で形成され、安定で恒常的に維持されている。そのため、タンパク質レベルではなく転写レベルでのみ調節されると考えられてきた。
本研究では、2022年度にp22phoxの分解が（1）小胞体関連分解を介して行われること、（2）p22phoxと小胞体関連分解の構成タンパク質Derlin-1との相互作用がキューとなることを示した。さらに、（３）この相互作用は、p22phoxの50番目のシステイン残基（Cys50）のチオール基の酸化還元により影響を受けることを明らかにしている。これまでタンパク質レベルにおいてNOX4が恒常的に酵素活性を示すとされてきたが、パートナー分子のp22phoxが分解されることによりNOX4活性を負に制御していることをはじめて示すものである。2023年度以降は、Cys50のチオール基の酸化還元状態がどのような仕組みでp22phoxのタンパク質レベルでの分解に関わっているかを明らかにしたい。
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| Strategy for Future Research Activity |
本課題では、2022年度にp22phoxの分解がCys50のチオール基の酸化還元状態により影響を受けることを示した。p22phoxは、４回膜貫通タンパク質である。最近報告されたNOX2-p22phox複合体の3次元立体構造は、Cys50が細胞質側に位置することを明らかにした。私は、Cys50がレドックス感受性であり、容易にアルキル化することが可能であることを見出している。これは、細胞質側へとチオール基が露出していることを示唆する。p22phoxとDerlin-1は、p22phoxの分解時にのみ結合していると想定している。そのため、この相互作用を阻害するためにp22phoxと結合するタンパク質が存在するのではないかと考えている。今後、Cys50を中心としたペプチドをベイトとして結合タンパク質を探索し、p22phoxの分解に関わる調節タンパク質の同定を行う。さらに、同定タンパク質のノックダウンを行い、p22phoxのタンパク質安定性への効果や、NOX4活性に対する効果、さらには内皮細胞遊走にどのような影響を与えるのかを調べ、NOX4による血管新生の調節機構の新規制御方法を確立することを目指す。
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Report
(1 results)
Research Products
(5 results)
