2019 Fiscal Year Annual Research Report
ストレス感受性および最大応答度の調節による老化および肥満解消方策の確立
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19H04057
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| Research Institution | Saga University |
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Principal Investigator |
辻田 忠志 佐賀大学, 農学部, 講師 (20622046)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
水沼 正樹 広島大学, 先端物質科学研究科, 准教授 (10343295)
山本 雄広 慶應義塾大学, 医学部(信濃町), 講師 (50383774)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 老化 / Nrf1 / 代謝異常 / ポリアミン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
老化を引き起こす活性酸素種（ROS）を無毒化する抗酸化酵素群は、抗酸化応答配列に結合するNF-E2-related factor（Nrf）転写因子群により発現が制御されている。この一群の中で、Nrf1には過剰な抗酸化応答を抑制する側面があり、Nrf2と協調して抗酸化機構を制御する。Nrf1を組織特異的に欠失したマウスを作出して、酸化ストレスや低酸素ストレスに暴露したところ、野生型マウスと比較して、ヒステリックな標的遺伝子の発現応答が観察された。一方で、Nrf1発現減少マウス(Nrf1-KD)においては、酸化ストレスを受けずとも、抗酸化酵素群が野生型と比較して発現が高い（約30-50％程度）ことを見出した。老化モデルであるKlotho欠失マウス（Klotho-/-）にNrf1-KDを掛け合わせるとKlotho-/-の平均余命（8-9週）よりも寿命が延伸した基礎ストレス応答度の上昇が老化を抑制できることを発見した。Klothoは細胞外分泌因子FGF受容体とFGF19、21や23を介して細胞外シグナルを伝達するとされており、現在、これらの制御タンパク質とNrfの関係について解析を進めている。この知見は肥満マウスとNrf1の関連解析にも応用しており、現在マウスの掛け合わせを進めている。
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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
Nrf1の遺伝子発現調節によって、体内の低分子代謝物の解析を進めた。現在までに、ポリアミン代謝経路において、Nrf1欠失時には通常1：1で保持されるスペルミジン、スペルミン比がスペルミジンの分解が促進されるような形になっていることを見出した。その結果、としてフリーのアルデヒドであるアクロレインおよびアクロレイン抱合タンパク質増加していることが明らかとなった。Nrf1欠失―アクロレインの増加により、細胞内に弱いストレスシグナルが入力され、継続することによって、防御タンパク質の増大があったと予想されたため、現在、内因的にアクロレインを発生させるSmoxの過剰発現した、個体や培養細胞で検証を進めている。Nrf1欠失細胞において各種ストレスに対して非常に鋭敏に反応することを証明するために、Nqo1の制御領域をモデルにゲノムのメチル化状態の解析を進め、Nrf1欠失時に脱メチル化が亢進していることを明らかにできた。
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| Strategy for Future Research Activity |
現在はマウスを主体とした解析を行っているが、遺伝子改変ゼブラフィッシュや線虫を活用したリアルタイムストレスモニタリングの実験系を構築中する予定としている。具体的には、Nrf1やNrf2とGFPの融合タンパク質による可視化モデル動物と、老化や代謝異常を誘導する遺伝子変異を導入する。これらのモデル生物は、老化や代謝異常を制御する物質の探索に応用できると期待している。Nrf1欠失時のメチローム解析については、現在進行中であり、これまで実施している、マイクロアレイ解析と組み合わせるなどして、ヒステリックな遺伝子応答について分子メカニズムの解明に挑む。
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