2017 Fiscal Year Annual Research Report
| Project Area | Oxygen biology: a new criterion for integrated understanding of life |
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| Project/Area Number |
26111007
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
三木 裕明 大阪大学, 微生物病研究所, 教授 (80302602)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
服部 一輝 東京大学, 大学院薬学系研究科(薬学部), 助教 (40708575)
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| Project Period (FY) |
2014-07-10 – 2019-03-31
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| Keywords | シグナル伝達 / ストレス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
（１）本研究では活性酸素センサー分子PRLとその標的分子のMg2+トランスポーターMagEx/CNNMに関する研究を進めている。CNNMと協調して細胞内や個体でのMg2+レベル調節に重要な働きをしているTRPM6を腎臓で特異的に欠損させたマウスの作成を進めており、表現型解析に十分な数のマウスを作出することに成功した。また線虫でのCNNM変異体で寿命が短縮すると共に活性酸素の量が変化していることが示唆されていたので、異なる原理の活性酸素プローブを用いてその検証を行った。その結果、腸細胞の中で特異的に活性酸素が増加していることを明らかにできた。さらにこの変異体線虫を抗酸化剤として汎用されるNアセチルシステインで処理すると、野生型の線虫と同程度まで寿命を回復させることもできた。これらの研究成果からCNNMの機能異常が腸での活性酸素産生や寿命短縮に重要であることが明確に示された。
（２）本研究開始当初より我々は、活性酸素センサーのひとつであるPP5-KLHDC10システムの応答機構および生理的意義の解明に注力してきたが、併せて、長年研究を続けている活性酸素応答性のリン酸化酵素であるASK1の解析も行い、ASK1が過酸化脂質の蓄積に応答して活性化することを新たに見出した。また、細胞内の過酸化脂質の蓄積はフェロトーシスという種類の細胞死を導くことが知られているが、その制御メカニズムの多くは未解明であったため、ASK1がフェロトーシスの新たな制御因子ではないかと仮説を立て、さらに解析を進めた。その結果、複数のフェロトーシス誘導モデルにおいてASK1が関与することを見出した。フェロトーシスが深く関与することが知られている虚血性疾患モデルにおいて、ASK1の関与がすでに報告されていることを鑑みると、ASK1を介したフェロトーシスの制御が新たな疾患治療戦略として期待される。
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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
本研究では、活性酸素の直接の酸化標的となる活性酸素センサー分子に着目して、細胞の活性酸素応答を分子レベルで明らかにすることを目的としており、センサー分子PRLやKLHDC10-PP5の酸化に始まる分子応答機序や、その下流で起こるCNNMによるMg2+輸送やASK1による細胞死などに関する解析を進めている。２９年度およびその繰越金を利用した研究によって、交付申請書に記した研究計画の重要な部分をほぼ実施することができただけでなく、CNNM変異による腸細胞特異的な活性酸素増加の確認や、ASK1のフェロトーシスへの関与およびマウスモデルでの重要性の検証など当初予想していなかった重要な研究成果が得られた。特に生体内での局所的な活性酸素増加は、本新学術領域研究全体のテーマ「酸素リモデリング」の追究に合致している。今後これらの発見をベースにさらなる発展が期待できる成果であり、その基礎となる重要な発見と位置付けられる。これらの理由から、２９年度およびその繰越金を利用した研究はおおむね順調に進展していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
順調に進展した上記の研究成果を受けて、基本的には申請時の大まかな方向に沿って、さらに発展させてゆく形で今後の研究を進めて行くことを計画している。またそれと共に、新規に見出したCNNM変異体線虫での部位特異的な活性酸素増加やASK1のフェロトーシスにおける役割などの重要な成果については、それを明確にしてゆくための研究計画を追加したり、よりフォーカスを強めた内容になっている。本研究の所期の目的である「細胞の活性酸素応答を分子レベルで明らかにする」に合致しており、これらの研究計画を実施することでさらに大きな発展が期待できる。
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