亜鉛欠乏症への亜鉛要求性タンパク質恒常性維持シグナル伝達機構破綻の関与

Research Project

Project/Area Number	18K06957
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Allocation Type	Multi-year Fund
Section	一般
Review Section	Basic Section 49010:Pathological biochemistry-related
Research Institution	Kobe University
Principal Investigator	枝松裕紀神戸大学, 医学研究科, 講師 (70335438)
Project Period (FY)	2018-04-01 – 2021-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help	¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000) Fiscal Year 2020: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000) Fiscal Year 2019: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000) Fiscal Year 2018: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Keywords	Ras / がん / 細胞死 / 亜鉛 / タンパク質恒常性 / 小胞体ストレス / シャペロン / ストレス応答 / ras / トランスクリプトーム / シグナル伝達 / 亜鉛生物学 / 細胞内シグナル伝達 / マーカー遺伝子
Outline of Annual Research Achievements	亜鉛欠乏が引き起こすタンパク質恒常性破綻による細胞ストレス応答の機構について、前年度に引き続き、亜鉛欠乏下での活性型Ras発現によるストレス応答をモデル系とした解析を進めた。当該年度当初は、亜鉛欠乏下で機能を喪失してストレス応答につながる亜鉛結合タンパク質を、遺伝子ノックダウンによるスクリーニングで同定する予定であった。しかし、この方法では、候補分子として拾い上げた物の中から、この細胞ストレス誘導モデルに重要な亜鉛結合タンパク質を絞り込む有効な手段がなく、実施を断念せざるを得なかった。そこで、別の方法で亜鉛結合タンパク質を探索し直した。具体的には、（１）タンパク質合成時のタンパク質品質管理に関与し、（２）亜鉛との結合が正常な機能に必要で、さらに（３）がんにおける発現量と憎悪との間で正の相関を示すタンパク質を、公共の文献データベースと発現データベースの検索により拾い上げ、候補分子とした。それらの候補分子には、小胞体とゴルジ装置に局在するシャペロンタンパク質（以下、タンパク質X）が含まれていた。タンパク質Xはとりわけ興味深く、そのC末端に存在するヒスチジンのクラスターが亜鉛との結合と機能に重要であることが、他の研究者により既に示されていた。また、亜鉛と結合し得ない変異タンパク質Xはグリコシル化されることが既報などから示唆され、グリコシル化はタンパク質Xの亜鉛との結合の良い指標になると考えられた。そこで、当該細胞ストレス誘導モデルにおいて、グリコシル化を指標としたタンパク質Xの亜鉛との結合状態の検討を試みた。その結果、亜鉛欠乏下での活性型Ras誘導発現時には、タンパク質Xは、ストレス応答と相関して強くグリコシル化されており、亜鉛との結合の消失と機能の喪失が示唆された。以上から、亜鉛欠乏時の活性型Ras発現によるタンパク質Xの機能不全が、細胞ストレスを誘導する可能性が考えられた。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 3: Progress in research has been slightly delayed. Reason 前年度の結果から分子機構モデルを修正し、当該年度の研究を進めた。その結果、亜鉛欠乏下での活性型Ras発現により機能を喪失し、その機能喪失が細胞ストレスの誘導につながる亜鉛結合タンパク質の候補として、シャペロンであるタンパク質Xを見出すことができた。その点では、一定の進捗があったと判断できる。一方で、タンパク質Xの機能不全の細胞ストレス誘導への関与の有無の証明に必要である、siRNAなどを用いた機能喪失実験が当該年度内に実施できず、次年度へ持ち越しの検討課題となった。この点においては、進捗が不十分であったと判断した。さらに、計画立案時には予見できなかった事情で、前年度末から研究設備の利用が充分にできない期間が生じ、加えて当該年度では研究以外の職務の増加による研究エフォートの低下もあった。これらの要因により、予定した実験が充分に進められなかった。以上の理由から、本区分を選択した。
Strategy for Future Research Activity	当該年度の研究で、タンパク質Xが、亜鉛欠乏下での活性型Ras発現が引き起こす細胞ストレスの誘導に関係する分子の有力な候補となった。今後は、タンパク質Xの亜鉛欠乏下での細胞ストレス誘導への関与ついて、研究を重点的に進めていく。特に当該年度に実施できなかったsiRNAなどを用いた機能喪失実験を行い、亜鉛欠乏下での活性型Rasの発現によるタンパク質Xの機能喪失が、細胞死を含む細胞ストレス誘導の原因になることを明らかにしていく。また、ras変異を持つ様々ながん細胞株を用いた解析も行い、タンパク質Xのがん細胞でのタンパク質恒常性維持における意義も明らかにする。さらに、タンパク質恒常性維持機構の破綻を介した亜鉛欠乏が引き起こす様々な細胞応答ついても研究を進め、今後の研究の発展につなげる。当該年度終了後に、研究代表者が所属機関を異動した。それに伴い、研究機器の整備が必要となった。所属機関の協力を得ながら研究環境の整備を進め、上記の研究計画を推進できるようにする。