魚類の核内受容体PXRシグナル経路の撹乱に関わる新規分子機構とその毒性学的意義

2014 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 26881001
• Research Institution: Obihiro University of Agriculture and Veterinary Medicine
• Principal Investigator: 久保田 彰 帯広畜産大学, 畜産学部, 准教授 (60432811)
• Project Period (FY): 2014-08-29 – 2015-03-31
• Keywords: ゼブラフィッシュ / PXR / AHR / シトクロムP450 (CYP) / 細胞内受容体 / クロストーク / シグナル伝達 / PCB

Outline of Annual Research Achievements

本年度の成果は、以下のように要約できる。
（１）発達期ゼブラフィッシュにおいてpregnane X receptor（PXR）の標的遺伝子の発現量を変動させる化学物質を探索した。受精後48時間の胚にビスフェノール類（BPA、BPF、BPAF；各0.001μM～10μM）を曝露したところ、いずれもPXR発現量に影響を及ぼさなかったものの、シトクロムP450（CYP）3A65発現量を低下させる傾向を示した。
（２）複数の雌雄成魚のランダム交配から得た受精卵（20個／ペトリ皿）を用いてクロトリマゾール（CLO；3μM）の曝露試験を繰り返し実施したところ、CYP3A65の誘導性に実験間で差異が認められた。CLO応答性およびCLO低応答性を示した実験について、それぞれPXRの塩基配列を解析したところ、一塩基変異（SNPs）の出現パターンに差異が認められた。一例として、184番目のアミノ酸はCLO応答性ではセリン（pxr*1型）、CLO低応答性ではイソロイシン（pxr*2型）が顕在化していた。これらPXRアレルとCLO応答性／低応答性の関連性については今後の課題となった。
（３）ゼブラフィッシュ胚でPXR・aryl hydrocarbon receptor type 2（AHR2）・CYP1/2/3分子種の発現調節に対するPXR・AHR2の役割を、モルフォリノアンチセンスを用いた遺伝子ノックダウン法で検討した。得られた結果より、PXRはセルフアップレギュレーションされること、ならびにPXRはAHR2・CYP1/2/3分子種の転写調節に、AHR2はPXR・CYP1/2/3分子種の転写調節にそれぞれ関与することが明らかとなった。こうした結果は、PXR・AHR2シグナル伝達系の間に双方向性のクロストークが存在することを示唆している。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Role of pregnane X receptor and aryl hydrocarbon receptor in transcriptional regulation of pxr, CYP2, and CYP3 genes in developing zebrafish (2015)
  • Author(s): Kubota, A., Goldstone, J.V., Lemaire, B., Takata, M., Woodin, B.R., Stegeman, J.J.
  • Journal Title: Toxicological Sciences Volume: 143 Pages: 398-407
  • DOI: 10.1093/toxsci/kfu240
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Enzymatic characterization of in vitro-expressed Baikal seal cytochrome P450 (CYP) 1A1, 1A2, and 1B1: Implication of low metabolic potential of CYP1A2 uniquely evolved in aquatic mammals (2015)
  • Author(s): Iwata, H., Yamaguchi, K., Takeshita, Y., Kubota, A., Hirakawa, S., Isobe, T., Hirano, M., Kim, E.Y.
  • Journal Title: Aquatic Toxicology Volume: 162 Pages: 138-151
  • DOI: 10.1016/j.aquatox.2015.03.010
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Involvement of COX2-thromboxane pathway in TCDD-induced precardiac edema in developing zebrafish (2014)
  • Author(s): Teraoka, H., Okuno, Y., Nijoukubo, D., Yamakoshi, A., Peterson, R.E., Stegeman, J.J., Kitazawa, T., Hiraga, T., Kubota, A.
  • Journal Title: Aquatic Toxicology Volume: 154 Pages: 19-26
  • DOI: 10.1016/j.aquatox.2014.04.025
  • Peer Reviewed
• [Presentation] The PXR "gene battery" in zebrafish (2015)
  • Author(s): Goldstone, J.V., Harbeitner, R., Kubota, A., Lemaire, B., Stegeman, J.J.
  • Organizer: 18th International symposium on Pollutant Responses in Marine Organisms (PRIMO18)
  • Place of Presentation: ノルウェー・トロンハイム
  • Year and Date: 2015-05-25 – 2015-05-25
• [Presentation] Reciprocal cross-talk between PXR and AHR2 signaling in response to their putative agonists in developing zebrafish (2015)
  • Author(s): Kubota, A., Goldstone, J.V., Lemaire, B., Takata, M., Woodin, B.R., Stegeman, J.J.
  • Organizer: 18th International symposium on Pollutant Responses in Marine Organisms (PRIMO18)
  • Place of Presentation: ノルウェー・トロンハイム
  • Year and Date: 2015-05-25 – 2015-05-25
• [Presentation] Differences in responses to putative PXR agonists associated with PXR alleles in zebrafish embryos (2015)
  • Author(s): Kubota, A., Goldstone, J.V., Lemaire, B., Harbeitner, R., Salay, L., Stegeman, J.J.
  • Organizer: 18th International symposium on Pollutant Responses in Marine Organisms (PRIMO18)
  • Place of Presentation: ノルウェー・トロンハイム
  • Year and Date: 2015-05-25 – 2015-05-25
• [Presentation] Transcriptomic effects of ortho-PCBs on developing zebrafish (2015)
  • Author(s): Goldstone, J.V., Lemaire, B., Kubota, A., Stegeman, J.J.
  • Organizer: 54th Annual Meeting of Society of Toxicology
  • Place of Presentation: 米国・サンディエゴ
  • Year and Date: 2015-03-26 – 2015-03-26
• [Presentation] Zebrafish PXR inhibition in vivo by human PXR agonists (2015)
  • Author(s): Stegeman, J.J., Lemaire, B., Kubota, A., Harbeitner, R., Goldstone, J.V.
  • Organizer: 54th Annual Meeting of Society of Toxicology
  • Place of Presentation: 米国・サンディエゴ
  • Year and Date: 2015-03-25 – 2015-03-25
• [Presentation] Cytochrome P450 20A1: Diversity and potential functions of a major orphan P450s (2015)
  • Author(s): Lemaire, B., Goldstone, J.V., Lamb, D., Kubota, A., Nelson, D., Stegeman, J.J.
  • Organizer: 54th Annual Meeting of Society of Toxicology
  • Place of Presentation: 米国・サンディエゴ
  • Year and Date: 2015-03-23 – 2015-03-23
• [Presentation] Regulation of CYP genes by AHR and PXR in zebrafish (2015)
  • Author(s): Kubota, A.
  • Organizer: Leading symposium on molecular targets of environmental chemicals
  • Place of Presentation: 北海道大学
  • Year and Date: 2015-02-10 – 2015-02-10
  • Invited
• [Presentation] PXR and AHR both are involved in transcriptional regulation of pxr, CYP2 and CYP3 genes in developing zebrafish (2014)
  • Author(s): Kubota, A., Goldstone, J.V., Lemaire, B., Stegeman, J.J.
  • Organizer: 環境ホルモン学会第17回研究発表会
  • Place of Presentation: 東京大学
  • Year and Date: 2014-12-10 – 2014-12-10
• [Presentation] Studies on environmental toxicology with zebrafish: Toward understanding characteristics and molecular mechanisms of developmental toxicity of chemicals (2014)
  • Author(s): Kubota, A., Teraoka, H., Stegeman, J.J.
  • Organizer: 7th International Conference on Environmental Health Science
  • Place of Presentation: 韓国・ソウル
  • Year and Date: 2014-10-29 – 2014-10-29
  • Invited