2012 Fiscal Year Annual Research Report
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24249015
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Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
山本 雅之 東北大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (50166823)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
勝岡 史城 東北大学, 東北メディカルメガバンク機構, 准教授 (30447255)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 酸化ストレス / オートファジー / がん / 個体発生 |
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| Research Abstract |
本研究では、酸化ストレスに応答して活性化する転写因子Nrf2が外来性・内因性のシグナルによっても活性化される機構を明らかにすることを目標としている。初年度は、酸化ストレスのセンサー分子であり、Nrf2の分解を促す因子Keap1が選択的オートファジーのシャペロンタンパク質であるp62と結合し、オートファジーにより分解されることを明らかにした。この成果は、内因性のシグナルであるオートファジーがNrf2の安定性を制御することを示唆するものである。また、Nrf2欠損マウスの解析を行い、肺および食道が正常に発生するために必須の因子であることを見いだした。一方、Nrf2が細胞周期やエネルギー代謝に関わる因子の発現を制御することを発見し、この作用が癌の進展に深く関与することを明らかにした。さらに、NRF2遺伝子のプロモーターに発現量を低下させるSNPを同定し、喫煙者の肺がんリスクと関連することを示した。
Keap1-Nrf2制御系の分子機構に関しては、Keap1の反応性システイン残基に変異を導入した遺伝子改変マウスを樹立・解析した。その結果、酸化ストレスや内因性シグナルの種類に応じて、センサーとなるKeap1のシステイン残基が異なることが個体レベルで実証された。また、Nrf2を含む各CNC因子群のゲノム上での結合部位をChIP-seq法によって網羅的に同定したところ、各因子が異なる局面で活性化され、固有の標的遺伝子群の発現を制御することが明らかとなった。以上の成果から、センサーとなるアミノ酸残基の選択的利用とCNC転写因子群の標的遺伝子選択性を解明することができた。
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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
オートファジー、個体発生、がん細胞の細胞周期とNrf2の関連について、個体レベルで証明し、論文発表を行った。また、システイン残基に変異を導入したKeap1の分子機能を遺伝子改変マウスを用いて検証し、酸化ストレスセンサーの実態を明らかにした。さらに、Nrf2および他のCNC転写因子群のDNA結合部位を網羅的に同定し、初年度の研究目標を達成した。現在、Nrf2の生理機能を個体レベルで明らかにする解析系が複数立ち上がっており、次年度以降の成果も期待できる。
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| Strategy for Future Research Activity |
個体レベルでのNrf2の必要性を検証するために、膵β細胞、腎臓間質細胞、骨芽細胞、破骨細胞、骨髄球系細胞におけるNrf2の役割について生理条件下およびストレス環境下での解析を行う。そのための解析系は初年度に確立することができている。また、抗酸化タンパク質合成に重要な役割を担うセレノシステインtRNA（Trsp）の条件付き欠失マウスは慢性的な酸化ストレス状態を示すので、本マウスを用いて、糖尿病と神経変性疾患におけるNrf2の役割を解析する。さらに、詳細な分子機構を明らかにする目的で、Keap1およびNrf2、Nrf1のタンパク質複合体の同定と解析を試みる。複合体の構成因子の過剰発現／ノックダウン解析を行い、細胞機能や酸化ストレス応答における分子機能を解明する。
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[Journal Article] Targeted deletion of Nrf2 impairs lung development and oxidant injury in neonatal mice2012
Author(s)
Cho HY, van Houten B, Wang X, Miller-Degraff L, Fostel J, Gladwell W, Perrow L, Panduri V, Kobzik L, Yamamoto M, Bell DA, and Kleeberger SR
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Journal Title
Antioxid Redox Signal
Volume: 17
Pages: 1066-1082
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Targeting Nrf2-mediated gene transcription by extremely potent synthetic triterpenoids attenuates dopaminergic neurotoxicity in the MPTP- mouse model of Parkinson's disease2012
Author(s)
Kaidery NA, Banerjee R, Yang L, Smirnova NA, Hushpulian DM, Liby KT, Williams CR, Yamamoto M, Kensler TW, Ratan RR, Sporn MB, Beal MF, Gazaryan IG, and Thomas B
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Journal Title
Antioxid Redox Signal
Volume: 18
Pages: 139-157
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Nrf2 in bone marrow-derived cells positively contributes to the advanced stage of atherosclerotic plaque formation2012
Author(s)
Harada N, Ito K, Hosoya T, Mimura J, Maruyama A, Noguchi N, Yagami KI, Morito N, Takahashi S, Maher JM, Yamamoto M, Itoh K
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Journal Title
Free Radic Biol Med
Volume: 53
Pages: 2256-2262
DOI
Peer Reviewed
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