エリスロポエチン遺伝子を用いた酸素応答性の遺伝子操作

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13671046
• Research Institution: University of Tsukuba
• Principal Investigator: 今川 重彦 筑波大学, 臨床医学系, 講師 (60231164)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 山本 雅之 筑波大学, 基礎医学系, 教授 (50166823)
• Keywords: Erythropoietin / Gene expression / GATA / HIF-1 / L-NMMA / L-arginine / Cadmium / GATA inhibitor

Research Abstract

ヒトErythropoietin (Epo)遺伝子のプロモーター領域に存在するGATA配列にGATAが結合してEpo遺伝子発現を負に制御している。また、エンハンサー領域にHIF-1が結合してEpo遺伝子発現を促進している。この事実のもとに以下の研究結果を得た。
1)腎不全で著増するN^G-monomethyl-L-arginine (L-NMMA)に着目し、Hep3B細胞の実験系を用いて解析した。この結果、NOS拮抗阻害薬であるL-NMMAによりNO・cGMP産生は阻害され、さらにGATA結合活性・mRNA発現レベルが亢進することによりEpo遺伝子発現が抑制されて腎性貧血が発症することを認めた(Blood 96:1716-1722,2000)。この系にL-arginineを前処理することで腎性貧血が改善されることを認めた(Kidney Int 61:396-404,2002)。
2)H_2O_2はEpo遺伝子発現を抑制するが、HIF-1α鎖の不安定化させると共にGATA結合活性を亢進させることの両機序によることを認めた(J Cell Physiol 186:260-267,2001)。
3)カドミウムによるEpo産生抑制の機序は、HIF-1結合活性の低下によるためであり、GATAの関与は認めなかった(Arch Toxicol 77:267-273,2003)。
4)マウスEpo遺伝子のプロモーターは解明されていなかったが、ヒトEpo同様にプロモーター領域のGATA配列にGATAが結合してマウスEpo遺伝子発現を抑制していることを認めた(Int J Hematol 74:376-381,2002)。
5)睡眠時無呼吸症候群の重症例を用い、一過性の低酸素刺激による生体のEPO・VEGF反応を解析した結果、重症化するにつれHbが増加するとともにVEGFは約5倍増加したが、Epoは1.6倍と低く一過性の低酸素刺激による反応様式の相違を認めた(Blood 98:1255-1257,2001,Blood 99 393-394,2002,Respiration 71:24-29,2004)。
6)慢性貧血モデルマウスにGATA特異的阻害薬であるK-7174を静脈注射することにより慢性貧血が改善されることを認めた(FASEB J 17:1742-1744,2003)。
Epo遺伝子の発現に関わるkidney inducible element (KIE)を解明する目的で、BACを用いたトランスジェニックマウスでの解析により、Epo発現細胞は腎臓の近位尿細管周囲間質細胞であり、KIEは-22Kbpから-8Kbp上流域に存在することを確認した(In preparation)。

Research Products

• [Publications] Imagawa S, et al.: "Levels of vascular endothelial growth factor are elevated in patients with obstructive sleep apnea-hypopnea syndrome"Blood. 98. 1255-1257 (2001)
• [Publications] Imagawa S, et al.: "Elevation of vascular endothelial growth factor in patients with obstructive sleep apnea-hypopnea syndrome is not due to increased platelet counts"Blood. 99. 393-394 (2002)
• [Publications] Suzuki N, et al.: "Erythroid-specific expression of erythropoietin receptor rescued its null mutant mice from lethality"Blood. 100. 2279-2288 (2002)
• [Publications] Obara N, et al.: "Suppression of erythropoietin gene expression by cadmium depends on inhibition of HIF-1 not stimulation of GATA-2"Arch Toxicol. 77. 267-273 (2003)
• [Publications] Imagawa S, et al.: "A GATA-specific inhibitor (K-7174) rescues anemia induced by IL-1β, TNF-α or L-NMMA"FASEB J. 17. 1742-1744 (2003)
• [Publications] Suzuki N, et al.: "Identification and characterization of 2 types of erythroid progenitors that express GATA-1 at distinct levels"Blood. 15. 3575-3583 (2003)
• [Publications] Imagawa S: "Function of transcription factor GATA-2. Molecular Biology and Clinical Use of Erythropoietin"F.P.GRAHAM PUBLISHING CO., (W.Jelkmann Eds). 129-144 (2002)