Homeostasis Regulation via Stress Signaling and its Molecular Basis for Drug Development

2015 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 25221302
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 一條 秀憲 東京大学, 大学院薬学系研究科(薬学部), 教授 (00242206)
• Project Period (FY): 2013-05-31 – 2018-03-31
• Keywords: ASK1 / ASKファミリー / 酸化ストレス / 浸透圧ストレス / 小胞体ストレス

Outline of Annual Research Achievements

本年度においては、引き続き4つの目標に関して順調に研究を進めた。
【１：ASKファミリー複合体による酸化ストレス応答機構の解明】について、酸化ストレス時のASK1依存的な細胞死は、特殊なネクローシスに関わる分子も関与することを明らかにした。コンディショナルKOマウスを利用し、ASK1 KOマウスで観察されるがん転移の低下について、どの組織のASK1が関与するかを明らかにした。
【２：ASK3による浸透圧ストレス依存的両方向性細胞応答機構の解明】CRISPR-Cas9によるノックアウト細胞の作成法を導入し、スクリーニングで得られたASK3制御に関わる候補分子について検証を行った。低浸透圧ストレスにおいてASK3を介するリン酸化ターゲットの一つとしてWNK4を見出し論文で報告した。
【３：SOD1/Derlin-1結合による小胞体ストレスならびに亜鉛ホメオスタシス機構の解明】スクリーニングで得られたSOD1の構造変化に関与する候補分子の精査を行い、ALS関連遺伝子や亜鉛ホメオスタシス制御分子が含まれることを見出した。ASK1阻害剤であるK811、K812によってALSモデルマウスの症状が抑制されることを論文にて報告した。SOD1/Derlin-1の結合を阻害する低分子化合物を構造展開により改良し、投与によりALSモデルマウスの症状を改善することを確認した。
【４：PGAM5切断制御を介したミトコンドリアストレス応答機構の解明】スクリーニングから得られたミトコンドリアのリン脂質代謝に関わる分子がPGAM5切断に関与することを明らかにした。PGAM5 KOマウスで個体レベルの代謝が亢進していることを示唆する結果を得て論文で報告した。
以上のように各課題、計画に沿って分子機構や、病態モデルの解析を順調に進めた

Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

研究実績の概要で記載したように、全ての目標について網羅的スクリーニング等に基づくシグナル伝達経路の解明が順調に進んでいる。さらに、本研究期間の後半に解析予定であったマウスモデルなどを用いたin vivoレベルの解析について予定よりも早く着手できており、幾つかのテーマにおいては既に論文発表の段階まで進んでいる。これらの知見を踏まえた上でさらに踏み込んだ研究を進めることで、当初予定した目標を越えてより深い知見を得られるものと期待できる。

Strategy for Future Research Activity

H27年度は一部の補助金を繰り越したため、この報告はH28年度終了時にH27年度分の実績について作成した。したがって、今後の研究の推進方策についてはここには記載のないH28年度の実績も踏まえたものになるため、H28年度の該当項目と同一のものとなる。

Research Products

• [Journal Article] The ablation of mitochondrial protein phosphatase Pgam5 confers resistance against metabolic stress. (2016)
  • Author(s): Sekine, S., Yao, A., Hattori, K., Sugawara, S., Naguro, I., Koike, M., Uchiyama, Y., Takeda, K. and Ichijo, H.
  • Journal Title: EBioMedicine Volume: 8 Pages: 82-92
  • DOI: 10.1016/j.ebiom.2016.01.031
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Osmotic stress induces the phosphorylation of WNK4 Ser575 via the p38MAPK-MK pathway. (2016)
  • Author(s): Maruyama, J., Kobayashi, Y., Umeda, T., Vandewalle, A., Takeda, K., Ichijo, H. and Naguro, I.
  • Journal Title: Sci. Rep. Volume: 60 Pages: 95-104
  • DOI: 10.1038/srep18710
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] SOD1 in neurotoxicity and its controversial roles in SOD1 mutation-negative ALS. (2016)
  • Author(s): Hayashi, Y., Homma, K. and Ichijo, H.
  • Journal Title: Adv. Biol. Regul. Volume: 60 Pages: 95-104
  • DOI: 10.1016/j.jbior.2015.10.006
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] The ASK1-specific inhibitors K811 and K812 prolong survival in a mouse model of amyotrophic lateral sclerosis. (2016)
  • Author(s): Fujisawa, T., Takahashi, M., Tsukamoto, Y., Yamaguchi, N., Nakoji, M., Endo, M., Kodaira, H., Hayashi, Y., Nishitoh, H., Naguro, I., Homma, K. and Ichijo, H.
  • Journal Title: Hum. Mol. Genet. Volume: 25 Pages: 245-253
  • DOI: 10.1093/hmg/ddv467
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Regulation of Cellular Signalling by Thioredoxin (2015)
  • Author(s): Machida, T., Ichijo, H. and Naguro, I.
  • Journal Title: Redox Proteins in Supercomplexes and Signalosomes Volume: CRC Press Pages: 255-274
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] Stress-induced apoptosis (2016)
  • Author(s): Hidenori Ichijo
  • Organizer: The 15th KICancer Retreat
  • Place of Presentation: カロリンスカ研究所（ストックホルム、スウェーデン）
  • Year and Date: 2016-09-26 – 2016-09-27
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] SOD-1-Derlin-1結合を標的としたALS治療薬の基盤開発 (2016)
  • Author(s): 圓谷奈保美、本間謙吾、一條秀憲
  • Organizer: 第89回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: 仙台国際センター（宮城県仙台市）
  • Year and Date: 2016-09-25 – 2016-09-27
• [Presentation] Ubiquitin-dependent ASK1 signaling through novel interacting partner, beta-Trcp (2016)
  • Author(s): Ran Cheng、服部一輝、一條秀憲
  • Organizer: 第89回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: 仙台国際センター（宮城県仙台市）
  • Year and Date: 2016-09-25 – 2016-09-27
• [Presentation] 酸化ストレス依存的な細胞死におけるMAPKの活性化パターンのシングルセル解析 (2016)
  • Author(s): 石川万葉、名黒功、一條秀憲
  • Organizer: 第89回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: 仙台国際センター（宮城県仙台市）
  • Year and Date: 2016-09-25 – 2016-09-27
• [Presentation] 酸化ストレスにより引き起こされるネクローシス様細胞死の解析 (2016)
  • Author(s): 西田卓人、名黒功、一條秀憲
  • Organizer: 第89回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: 仙台国際センター（宮城県仙台市）
  • Year and Date: 2016-09-25 – 2016-09-27
• [Presentation] ASKファミリーの甲状腺における新規機能解析 (2016)
  • Author(s): 福和大翔、服部一輝、一條秀憲
  • Organizer: 第89回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: 仙台国際センター（宮城県仙台市）
  • Year and Date: 2016-09-25 – 2016-09-27
• [Presentation] 浸透圧ストレス依存的なASK3活性制御機構におけるTRAF2の機能解析 Analysis of the role of TRAF2 in the regulation of ASK3 activity under osmotic stress (2016)
  • Author(s): 塩田光司、渡邊謙吾、一條秀憲
  • Organizer: 第89回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: 仙台国際センター（宮城県仙台市）
  • Year and Date: 2016-09-25 – 2016-09-27
• [Presentation] ストレスシグナルのメカニズム解明から創薬へ (2016)
  • Author(s): 一條秀憲
  • Organizer: 第8回機能生化セミナー
  • Place of Presentation: 宮崎大学（宮崎県宮崎市）
  • Year and Date: 2016-09-16 – 2016-09-16
• [Presentation] ストレスシグナルのメカニズム解明から創薬へ (2016)
  • Author(s): 一條秀憲
  • Organizer: 第8回機能生化セミナー
  • Place of Presentation: 東京大学（東京都文京区）
  • Year and Date: 2016-09-16 – 2016-09-16
• [Presentation] 細胞がストレスを感じる仕組みの解明から創薬へ (2016)
  • Author(s): 一條秀憲
  • Organizer: 第45回脳神経化学コアセンターセミナー
  • Place of Presentation: 東北大学（宮城県仙台市）
  • Year and Date: 2016-07-14 – 2016-07-14
• [Presentation] ASK1-p38 axis regulates cold stress-induced cell death (2016)
  • Author(s): Kazuki Hattori, Chihiro Sakauchi, Isao Naguro and Hidenori Ichijo
  • Organizer: Gordon Research Conferences -Cell Death-
  • Place of Presentation: PGA Catalunya BUsiness and Convention Centre (Girona, Spain)
  • Year and Date: 2016-07-04 – 2016-07-08
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Establishment of an image-based detection system of cell death in cell competition to perform a genomewide siRNA screen (2016)
  • Author(s): Yosuke Kawarazaki, Isao Naguro and Hidenori Ichijo
  • Organizer: Gordon Research Conferences -Cell Death-
  • Place of Presentation: PGA Catalunya BUsiness and Convention Centre (Girona, Spain)
  • Year and Date: 2016-07-04 – 2016-07-08
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] ASK1 in platelets and vascular endothelial cells coordinately regulates tumor lung metastasis (2016)
  • Author(s): Miki Kamiyama、Isao Naguro、Hidenori Ichijo
  • Organizer: 第41回内藤コンファレンス
  • Place of Presentation: ガトーキングダム（北海道札幌市）
  • Year and Date: 2016-07-04 – 2016-07-08
• [Presentation] 細胞がストレスを感じる仕組みの解明から創薬へ (2016)
  • Author(s): 一條秀憲
  • Organizer: 愛媛大学セミナー
  • Place of Presentation: 愛媛大学（愛媛県松山市）
  • Year and Date: 2016-06-24 – 2016-06-24
• [Presentation] 細胞がストレスを感じる仕組みの解明から創薬へ (2016)
  • Author(s): 一條秀憲
  • Organizer: 山形大学講義・セミナー
  • Place of Presentation: 山形大学（山形県山形市）
  • Year and Date: 2016-06-22 – 2016-06-22
• [Presentation] SOD1-Derlin-1結合を標的としたALS治療薬の基盤開発 (2016)
  • Author(s): 本間謙吾、圓谷奈保美、一條秀憲
  • Organizer: 日本細胞生物学会大会
  • Place of Presentation: 京都テルサ（京都府京都市）
  • Year and Date: 2016-06-15 – 2016-06-17
• [Presentation] 血小板と血管内皮細胞におけるASK1が協調的に肺へのがん転移を制御する (2016)
  • Author(s): 神山美樹、名黒功、一條秀憲
  • Organizer: 第20回日本がん分子標的治療学会学術集会
  • Place of Presentation: 別府国際コンベンションセンター（大分県別府市）
  • Year and Date: 2016-05-30 – 2016-06-01
• [Presentation] ASK1 regulates tumor lung metastasis and platelet functions (2016)
  • Author(s): Miki Kamiyama, Isao Naguro, Hidenori Ichijo
  • Organizer: International Conference on Thrombosis and Hemostasis In Cancer
  • Place of Presentation: Bergamo, Italy
  • Year and Date: 2016-04-08 – 2016-04-10
  • Int'l Joint Research