2022 Fiscal Year Research-status Report
Elucidation of cell cycle dependence of ferrotosis and active oxygen production pathway caused by cell proliferation
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21K06850
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| Research Institution | Yamagata University |
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Principal Investigator |
藤井 順逸 山形大学, 大学院医学系研究科, 教授 (00222258)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
本間 拓二郎 大阪公立大学, 大学院医学研究科, 講師 (70743566)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | フェロトーシス / グルタチオン / 細胞周期 / メチオニン / 脂質過酸化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
・本研究は、ヒト子宮頸癌由来Hela細胞を用いて、メチオニン欠乏によって起こるフェロトーシス抑制の機構を明らかにすることを目的として行った。その結果、メチオニン欠乏によりS-アデノシルメチオニンが低下し、DNA複製時のシトシンメチル化が阻害されて起こる細胞周期の停止が関係することを突き止めた。
・メチオニン欠乏培地にS-アデノシルメチオニンを添加すると細胞周期が再開し、細胞内の過酸化脂質が増加して、システイン欠乏細胞ではフェロトーシスが誘導された。この結果は、細胞周期の進行に伴って生成した活性酸素が脂質過酸化を促進し、それがフェロトーシスを誘発したことを示している。
・これまでに、密な状態で培養した細胞にはフェロトーシスが起こりにくいことが知られていたが、その原因として接着分子のカドヘリンによる細胞内シグナルの関与が報告されている。我々の知見はこの報告とは異なり、細胞周期が進行していることがフェロトーシスの遂行に重要なことを示している。癌細胞のメチオニン要求性はHoffman効果として知られているが、休止中の癌細胞にメチオニンを投与して分裂状態に移行させることで、フェロトーシスを効率よく誘導できる可能性を示唆している。
・先に作製したフェロトーシス細胞認識抗体FerAbについてさらにその性質を調べた結果、生細胞にも反応し、フローサイトメトリ―解析に利用できることを突き止めた。今後のフェロトーシス研究への応用が期待される。
・化粧品の成分として使用され、皮膚に白斑を起こすことで問題となったロドデンドロールが、メラニン合成の律速酵素であるチロシナーゼのsuicide substrateとして作用し、その結果遊離した銅イオンが細胞死をもたらすことを明らかにした。
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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
・研究は順調に進み、当初予定していた実験のうち、メチオニン欠乏によるフェロトーシス抑制機構については、細胞周期の停止によって活性酸素種の生成量が減り、その結果、脂質過酸化物の生成も減少したことが原因であることを明らかにし、論文として公表した(Cells, 2022)。
・フェロトーシス細胞認識抗体FerAbについては、フローサイトメトリ―解析への用途拡大の可能性について論文として公表した(J Immunol Methods, 2022)。
・ロドデンドロールがメラノサイト細胞死を起こす機構については、当初はフェロトーシスが関与すると予想して検討したが、鉄の関与は否定された。しかしながら、ロドデンドロールがメラニン合成の律速酵素であるチロシナーゼのsuicide substrateとして作用し、反応の結果、遊離した銅イオンが細胞死をもたらすことを突き止め、論文として公表した(Biochem Biophys Res Commun, 2023)。
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| Strategy for Future Research Activity |
・細胞周期の進行過程で生成する活性酸素が脂質過酸化を引起し、それがフェロトーシスを誘導することを明らかにしたが、その際に触媒として働く遊離鉄イオンについては、その由来はまだ明確になっていない。遊離鉄イオンの由来としては、オートファジーによるフェリチンの分解が報告されている。一方、ミトコンドリアにはミトコンドリアフェリチンがあり、また鉄-イオン錯体としても大量の鉄が存在するため、いずれがフェロトーシス促進に働く遊離鉄イオンの起源となっているかについて明らかにする。
・メラノサイトについてはチロシナーゼから遊離した銅イオンが細胞死を起こすことが明らかになったが、それがフェロトーシスと同様に細胞膜破壊を介するのかなど、細胞死の機構についてさらに解明を進める。
・メラノーマ細胞では細胞死が起こりにくい原因として、酸化傷害リン脂質の修復に働くiPLA2の関与が考えられている。そこでiPLA2の阻害、ならびにsiRNAによるノックダウンを行い、フェロトーシス感受性が増すことを確認する。
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