2021 Fiscal Year Research-status Report
Role of mito-nuclear crosstalk in the pathogenesis of atherosclerosis
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21K08029
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
石田 万里 広島大学, 医系科学研究科(医), 准教授 (30359898)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
石田 隆史 福島県立医科大学, 医学部, 教授 (40346482)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | DNA損傷 / ミトコンドリア / 細胞質DNA / 炎症 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
動脈硬化の本態は慢性炎症である。ミトコンドリアは自身の遺伝子を持っているが、ミトコンドリア内のタンパクのほとんどは核のDNAによってコードされている。一方、染色体の安定性には健全なミトコンドリア機能が不可欠である。本研究では、このような核とミトコンドリアの緊密な相互作用（mito-nuclear crosstalk）が刻々と変化する細胞環境への対応に重要な役割を果たしていることを明らかにする。我々は動脈硬化の発症に核のDNA損傷が深く関わっていることを明らかにしてきた。今年度はこの核DNAの二本鎖切断の生成にミトコンドリアの障害が強く関わっていることを明らかにした。ミトコンドリアの機能障害を生じさせる刺激は、Bak/Bax、caspase-3を介するminority mitochondria outer membrane permeabilizationを惹起し、caspase-activated DNase(CAD)のinhibitorであるICADの細胞質タンパク量を減少させ、核内のCADを増加させる。そのために核DNAの二本鎖切断が生じることが明らかとなった。さらに、そのような刺激は細胞質のDNA断片を増加させること、またその由来が核のみならずミトコンドリアであることを明らかにした。また、細胞質に存在するDNAから炎症につながる機構にcGAS-STING、TBK1のリン酸化、NFkBの活性化が関与している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
本研究において検討すべきタンパク分子、病態変化について的をしぼることができた。今後は実際のマウス細胞においてノックアウトと野生型に差が認められるかを検討していく。
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| Strategy for Future Research Activity |
Ku80+/-マウスおよび野生型マウスから分離培養した内皮細胞（EC）および血管平滑筋（VSMC）を用いて、細胞質DNAの起源の同定、ミトコンドリアDNA損傷および核DNA損傷の定量、炎症に至るシグナル伝達にKu80+/-マウスおよび野生型マウスの間で差があるか、を検討する。また、細胞質内において一本鎖および二本鎖DNAを分解するthree-prime repair exonuclease 1 (TREX1) cDNAをレトロウィルスベクターに挿入し、合成レトロウィルスをKu80+/- 細胞に感染させ，IL-6, MCP-1などの炎症性サイトカイン発現増加が抑制されるかを検討する。
さらに、GFPラベルしたTREX1をアデノ随伴ウイルスベクターに挿入し、Ku80+/-とApoEノックアウトマウスの二重改変マウスの尾静脈より静注し、動脈硬化の進展について対照群と比較する。大動脈Oil Red O染色、血管組織の炎症性サイトカイン発現、分離培養したECおよびVSMCのミトコンドリアDNA損傷、細胞質DNA、細胞質DNAセンサーおよび引き続くシグナル伝達の活性化について検討し、細胞質DNAの蓄積およびmito-nuclear crosstalkの動脈硬化進展における重要性について明らかにする。
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| Causes of Carryover |
ほぼ予定通りに使用している。翌年度請求分と合わせ、予定通り、実験試薬等の消耗品費として使用する。
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