哺乳類低温ショック蛋白質の発現制御機構と機能に関する研究

2016 Fiscal Year Annual Research Report

• Project Area: Integrative understanding of biological phenomena with temperature as a key theme
• Project/Area Number: 16H01387
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 藤田 潤 京都大学, 医学研究科, 客員研究員 (50173430)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2018-03-31
• Keywords: 発現制御 / ストレス / 遺伝子 / 生理学 / 精巣

Outline of Annual Research Achievements

通常で軽度低温環境下にある哺乳類精子形成細胞は、一般の細胞とは逆に、37度環境下に置かれると、増殖・分化が阻害される。我々が発見した哺乳類低温ショック蛋白質Cirp及びRbm3 は、32度で発現が亢進し、細胞増殖促進作用を示す。Cirpは精子形成、概日リズム、創傷治癒、DNA損傷修復に必要であるが、細胞外に存在すると炎症や癌化を増悪する．しかし、Cirpの発現制御機構、特に温度センサーやシグナル伝達機構は全く解明されていない。最近、TRPイオンチャンネルファミリーの阻害剤が、32度でのCirp発現誘導を阻害することを見いだしたので、本研究を行い以下の結果を得た。
1. まずserine/arginine-rich (SR) 蛋白質ファミリーのスクリーニングにより、スプライシング因子SRSF5が、低温、低浸透圧、紫外線、DNA損傷で発現誘導される新たなcold-inducible protein (CIP)であることを見出した。
2. 低浸透圧との関連からTRPV4に対する特異的なshRNAを作成し、Cirp, Rbm3, SRSF5すべての32度での発現誘導にTRPV4が必要であることを示した。
3. TRPV4イオンチャンネル活性に対するアンタゴニスト、アゴニストを利用して、CIPの発現を誘導する活性が、イオンチャンネルに対する活性とは別であることを示した。
4. SRSF5は正常で精子形成細胞に高発現しているが、ヒト精巣腫瘍では発現が低下していることを見出した。培養細胞でSRSF5は、p19蛋白質の産生を増やし、doxorubicinによる細胞毒性を増強することを見出した。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

予想外の新たな低温ショック蛋白質SRSF5の発見により、低温ショック蛋白質の発現誘導機序に関するヒントが得られ、TRP膜蛋白質ファミリーの解析が大きく促進された。
さらに、イオンチャンネル蛋白質であるのに、低温ショック蛋白質との関連においてはその活性と関係ないようであるという、新たな作用機序を示唆する結果が得られた。

Strategy for Future Research Activity

1. TRPV4蛋白質による低温ショック蛋白質の発現誘導機序の解明。
まず発現誘導に必要なTRPV4蛋白質領域を同定し、その領域と相互作用する分子を見出す。また、低温におけるTRPV4分子自身のリン酸化等の修飾を解析する。機序の解明には、蛋白質構造解析が有用と考えられるので、共同研究者が必要である。
2. TRPV4以外の温度感受性TRP蛋自質の関与の可能性。
まずTRPV4欠損細胞を用いて、低温によるCirp, Rbm3, SRSF5の発現誘導を検討する。次いで、温度感受性TRP蛋自質メンバーそれぞれに対する特異的なsiRNA、アンタゴニスト及びアゴニストを利用して解析を行う。
3. 低温ショック蛋白質の生理的、病的機能の分子機序解明とその応用。
TRP遺伝子のノックアウトマウスの利用も有用であろう。

Research Products

• [Journal Article] Stress Response Protein RBM3 Promotes the Development of Colitis-associated Cancer. (2017)
  • Author(s): Sakurai T, Kashida H, Komeda Y, Nagai T, Hagiwara S, Watanabe T, Kitano M, Nishida N, Fujita J, Kudo M.
  • Journal Title: Inflamm Bowel Dis. Volume: 23 Pages: 57-65
  • DOI: 10.1097/MIB.0000000000000968.
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] The oncoprotein gankyrin promotes the development of colitis-associated cancer through activation of STAT3. (2017)
  • Author(s): Sakurai T, Higashitsuji H, Kashida H, Watanabe T, Komeda Y, Nagai T, Hagiwara S, Kitano M, Nishida N, Abe T, Kiyonari H, Itoh K, Fujita J, Kudo M.
  • Journal Title: Oncotarget Volume: Feb 1. Pages: -
  • DOI: 10.18632/oncotarget.14983
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant