TNFにより誘導される活性酸素依存性細胞障害のメカニズムの解明とその治療への応用

• 研究課題/領域番号: 15390131
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 実験病理学
• 研究機関: 順天堂大学
• 研究代表者: 中野 裕康 順天堂大学, 医学部, 講師 (70276476)
• 研究期間 (年度): 2003 – 2004
• 研究課題ステータス: 完了 (2004年度)
• 配分額: 11,900千円 (直接経費: 11,900千円); 2004年度: 5,800千円 (直接経費: 5,800千円); 2003年度: 6,100千円 (直接経費: 6,100千円)
• キーワード: TNFα / NF-κB / 活性酸素(ROS) / JNK / ネクローシス / アポトーシス / ERストレス / 酸化ストレス / TNF / 活性酵素(ROS) / カスパーゼ / 抗酸化遺伝子 / eIF2α / NF-□B / 活性酸素 / MAPキナーゼ / TRAF / 抗酸化剤

研究概要

NF-κB欠損細胞ではTNFα刺激により通常の野性型細胞では認められない活性酸素(ROS)の蓄積が生じ、このROSが遷延化するJNKの活性化やネクローシス誘導に必須の役割を果たしていることを明らかにした。さらにマイクロアレイを用いた解析から、複数の抗酸化遺伝子がTNFα刺激に伴い、NF-κB依存性に発現が誘導されることが明らかとなった。以上よりNF-κBは抗酸化分子の発現誘導を介して、ROSの蓄積を抑制し、それよって誘導される遷延化するJNKの活性化やネクローシスを抑制していることが初めて明らかとなった。
TNFα刺激によりROSが誘導されることの明らかにされているマウス線維肉腫L929細胞を用いた解析から、この細胞ではTNFα刺激によりROS依存性にERストレスが誘導されることが明らかとなった。一方、酸化ストレスを誘導することの知られている過酸化水素やヒ素酸はelF2αのリン酸化は誘導したが、PERKのリン酸化やXBP1の発現は誘導しなかった。そこでTNFα,過酸化水素、およびヒ素酸により誘導される酸化ストレスの質的違いを有無を明らかにするために、それぞれの刺激により誘導される活性酸素の種類を同定した。その結果、過酸化水素やヒ素酸はスーパーオキサイドの蓄積を誘導したのに対し、TNFα刺激はスーパーオキサイドの蓄積を誘導しなかった。以上を総合すると、酸化ストレスには質的な違いが存在し、ROS依存性に誘導されるシグナル伝達経路や細胞障害のメカニズムも異なることが明らかとなった。今後、ROS産生の細胞内における場の同定を含め、この質的な違いについて詳細に検討していきたいと思っている。また逆に、ERストレスを誘導することの知られているtunicamycinでL929細胞を前処理することにより、TNFα刺激により誘導されるROS産生が著明に抑制されることが明らかとなった。このことは、ERストレスにより誘導される遺伝子群の中に酸化ストレスに対して抵抗性を獲得する遺伝子群が存在することを示しており、今後それらの遺伝子群を同定して行く予定である。

研究成果

• [雑誌論文] A revival of old players (2005)
  • 著者名/発表者名: Nakano, H.
  • 雑誌名: EMBO Rep 6 ページ: 126-127
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] A revival of old players. (2005)
  • 著者名/発表者名: Nakano, H.
  • 雑誌名: EMBO Rep 6 ページ: 126-127
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Signaling crosstalk between NF-κB and JNK (2004)
  • 著者名/発表者名: Nakano, H.
  • 雑誌名: Trends Immunol 25 ページ: 402-405
  • NAID: 10014313482
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] ROS mediate signaling crosstalk between NF-κB and JNK (2004)
  • 著者名/発表者名: Pia, J.-H.et al.
  • 雑誌名: Gene Ther Mol Biol 8 ページ: 163-174
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Genome wide analysis of TNF-inducible genes reveals that antioxidant enzymes are induced by TNF and responsible for elimination of ROS (2004)
  • 著者名/発表者名: Sasazuki, T. et al.
  • 雑誌名: Mol Immunol 41 ページ: 547-551
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Transient and Selective NF-κB p65 Serine 536 Phosphorylation Induced by T Cell Costimulation Is Mediated by IκB Kinase β and Controls the Kinetics of p65 nuclear import (2004)
  • 著者名/発表者名: Mattioli, I. et al.
  • 雑誌名: J Immunol 172 ページ: 6336-6344
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Insufficient p65 phosphorylation at S536 specifically contributes to the lack of NP-κB activation and transformation in resistant JB6 cells (2004)
  • 著者名/発表者名: Hu, J.et al.
  • 雑誌名: Carcinogenesis 25 ページ: 1991-2003
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] TRAF Family Proteins Link PKR with NF-κB Activation (2004)
  • 著者名/発表者名: Gil, J.et al.
  • 雑誌名: Mol Cell Biol 24 ページ: 4502-4512
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] TNF Receptor-Associated Factor 5 Limits the Induction of Th2 Immune Responses (2004)
  • 著者名/発表者名: So, T.et al.
  • 雑誌名: J Immunol 172 ページ: 4292-4297
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Effects of PU.1-induced mouse calcium-calmodulin-dependent kinase I-like kinase (CKLiK) on apoptosis of murine erythroleukemia cells (2004)
  • 著者名/発表者名: Yamada, T. et al.
  • 雑誌名: Exp Cell Res 294 ページ: 39-50
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Signaling crosstalk between NF-κB and JNK. (2004)
  • 著者名/発表者名: Nakano, H.
  • 雑誌名: Trends Immunol 25 ページ: 402-405
  • NAID: 10014313482
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] ROS mediate signaling crosstalk between NF-κB and JNK. (2004)
  • 著者名/発表者名: Pia, J.-H., X.Xue, A.Nakajima, T.Sasazuki, K.Okumura, H.Nakano.
  • 雑誌名: Gene Ther Mol Biol 8 ページ: 163-174
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Genome wide analysis of TNF-inducible genes reveals that antioxidant enzymes are induced by TNF and responsible for elimination of ROS. (2004)
  • 著者名/発表者名: Sasazuki, T., T.Okazaki, K.Tada, S.Sakon-Komazawa, M.Katano, M.Tanaka, H.Yagita, K.Okumura, N.Tominaga, Y.Hayashizaki, Y Okazaki, H.Nakano.
  • 雑誌名: Mol Immunol. 41 ページ: 547-551
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Transient and Selective NF-κB p65 Serine 536 Phosphorylation Induced by T Cell Costimulation Is Mediated by IκB Kinase β and Controls the Kinetics of p65 Nuclear Import. (2004)
  • 著者名/発表者名: Mattioli, I., A.Sebald, C.Bucher, R.P.Charles, H.Nakano, T.Doi, M.Kracht, M.L.Schmitz.
  • 雑誌名: J Immunol 172 ページ: 6336-6344
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Insufficient p65 phosphorylation at S536 specifically contributes to the lack of NF-κB activation and transformation in resistant JB6 cells. (2004)
  • 著者名/発表者名: Hu, J., H.Nakano, H.Sakurai, N.H.Colburn.
  • 雑誌名: Carcinogenesis 172 ページ: 6336-6344
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] TNF Receptor-Associated Factor 5 Limits the Induction of Th2 Immune Responses. (2004)
  • 著者名/発表者名: So, T., S.Salek-Ardakani, H.Nakano, C.E Ware, M.Croft.
  • 雑誌名: J Immunol 25 ページ: 1991-2003
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Effects of PU.1-induced mouse calcium-calmodulin-dependent kinase I-like kinase (CKLiK) on apoptosis of murine erythroleukemia cells. (2004)
  • 著者名/発表者名: Yamada, I., M.Suzuki, H.Satoh, F.Kihara-Negishi, H.Nakano, T.Gikawa.
  • 雑誌名: Exp Cell Res 172 ページ: 4292-4297
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] NT-κB inhibits TNT-induced accumulation of ROS that mediate prolonged MAPK activation and necroti cell death. (2004)
  • 著者名/発表者名: Sakon, S., X.Xue, M.Takekawa, T.Sasazuki, T.Okazaki, Y Kojima, J.H.Piao, H.Yagita, K.Okumura, T.Doi, H.Nakano.
  • 雑誌名: Embo J 294 ページ: 39-50
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Transient and Selective NF-κB p65 Serine 536 Phosphorylation Induced by T Cell Costimulation Is Mediated by IκB Kinase β and Controls the Kinetics of p65 nuclear import (2004)
  • 著者名/発表者名: Mattioli, I.et al.
  • 雑誌名: J Immunol 172 ページ: 6336-6344
• [雑誌論文] Insufficient p65 phosphorylation at S536 specifically contributes to the lack of NF-κB activation and transformation in resistant JB6 cells (2004)
  • 著者名/発表者名: Hu, J.et al.
  • 雑誌名: Carcinogenesis 25 ページ: 1991-2003
• [雑誌論文] Effects of PU.1-induced mouse calcium-calmodulin-dependent kinase I-like kinase (CKLiK) on apoptosis of murine erythroleukemia cells (2004)
  • 著者名/発表者名: Yamada, T.et al.
  • 雑誌名: Exp Cell Res 294 ページ: 39-50
• [雑誌論文] NF-κB inhibits TNF-induced accumulation of ROS that mediate prolonged MAPK activation and necrotic cell death (2003)
  • 著者名/発表者名: Sakon, S. et al.
  • 雑誌名: EMBO J. 22 ページ: 3898-3909
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] The death domain kinase RIP has an essential role in DNA damage-induced NF-κB activation (2003)
  • 著者名/発表者名: Hur, G.M.et al.
  • 雑誌名: Genes Dev 17 ページ: 873-882
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Epstein-Barr virus latent membrane protein 1 activation of NF-κB through IRAK1 and TRAF6 (2003)
  • 著者名/発表者名: Luftig, M. et al.
  • 雑誌名: Proc Natl Acad Sci U S A 100 ページ: 15595-15600
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Tumor Necrosis Factorα-induced IKK Phosphorylation of NF-κB p65 on Serine 536 Is Mediated through the TRAF2, TRAF5, and TAK1 Signaling Pathway (2003)
  • 著者名/発表者名: Sakurai, H. et al.
  • 雑誌名: J Biol Chem 278 ページ: 36916-36923
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] TWEAK Induces NF-κB2 p100 Processing and Long Lasting NF-κB Activation (2003)
  • 著者名/発表者名: Saitoh, T. et al.
  • 雑誌名: J Biol Chem 278 ページ: 36005-36012
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] The Role of Apoptosis Signal-regulating Kinase 1 in Lymphotoxin-β Receptor-mediated Cell Death (2003)
  • 著者名/発表者名: Chen, M.C.et al.
  • 雑誌名: J Biol Chem 278 ページ: 16073-16081
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] TRAF5 functions in both RANKL- and TNFα-induced osteoclastogenesis (2003)
  • 著者名/発表者名: Kanazawa, K. et al.
  • 雑誌名: J Bone Miner Res 18 ページ: 443-450
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Phosphorylation of serine 276 is essential for p65 NF-κB subunit-dependent cellular responses (2003)
  • 著者名/発表者名: Okazaki, T. et al.
  • 雑誌名: Biochem Biophys Res Commun 300 ページ: 807-812
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] The death domain kinase RIP has an essential role in DNA damage-induced NF-κB activation. (2003)
  • 著者名/発表者名: Hur, G.M., J.Lewis, Q.Yang, Y Lin, H.Nakano, S.Nedospasov, Z.G.Liu.
  • 雑誌名: Genes Dev 17 ページ: 873-882
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Epstein-Barr virus latent membrane protein 1 activation of NF-κB through IRAK1 and TRAF6. (2003)
  • 著者名/発表者名: Luftig, M., B.Prinarakis, T.Yasui, T.Tsichritzis, E.Cahir-McFarland, J.Inoue, H.Nakano, T.W.Mak, W.C.Yeh, X.Li, S.Akira, N.Suzuki, S.Suzuki, G.Mosialos, E.Kieff.
  • 雑誌名: Proc NatI Acad Sci U S A 100 ページ: 15595-15600
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Tumor Necrosis Factor α-induced IKK Phosphorylation of NF-κB p65 on Serine 536 Is Mediated through the TRAF2, TRAF5, and TAK1 Signaling Pathway. (2003)
  • 著者名/発表者名: Sakurai, H., S.Suzuki, N.Kawasaki, H.Nakano, T.Okazaki, A.Chino, T.Doi, I.Saiki.
  • 雑誌名: J Biol Chem 278 ページ: 36916-36923
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] TWEAK Induces NF-κB2 p100 Processing and Long Lasting NF-κB Activation. (2003)
  • 著者名/発表者名: Saitoh, T., M.Nakayama, H.Nakano, H.Yagita, N.Yamamoto, S.Yamaoka.
  • 雑誌名: J Biol Chem 278 ページ: 36005-36012
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] The Role of Apoptosis Signal regulating Kinase 1 in Lymphotoxin-β Receptor-mediated Cell Death. (2003)
  • 著者名/発表者名: Chen, M.C., M.J.Hwang, YC.Chou, W.H.Chen, G.Cheng, H.Nakano, T.Y Luh, S.C.Mai, S.L.Hsieh.
  • 雑誌名: J Biol Chem 278 ページ: 16073-16081
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] TRAF5 functions in both RANKL- and TNFα-induced osteoclastogenesis. (2003)
  • 著者名/発表者名: Kanazawa, K., Y Azuma, H.Nakano, A.Kudo.
  • 雑誌名: J Bone Miner Res 18 ページ: 443-450
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Phosphorylation of serine 276 is essential for p65 NV-κB subunit-dependent cellular responses. (2003)
  • 著者名/発表者名: Okazaki, T., S.Sakon, T.Sasazuki, H.Sakurai, T.Doi, H.Yagita, K.Okumura, H.Nakano.
  • 雑誌名: Biochem Biophys Res Commun 300 ページ: 807-812
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Sakon, S. et al.: "NF-κB inhibits TNF-induced accumulation of ROS that mediate prolonged MAPK activation and necrotic cell death"EMBO J.. 22. 3898-3909 (2003)
• [文献書誌] Hur, G.M.et al.: "The death domain kinase RIP has an essential role in DNA damage-induced NF-κB activation"Genes Dev. 17. 873-882 (2003)
• [文献書誌] Luftig, M. et al.: "Epstein-Barr virus latent membrane protein 1 activation of NF-κB through IRAK1 and TRAF6"Proc Natl Acad Sci U S A. 100. 15595-15600 (2003)
• [文献書誌] Sakurai, H. et al.: "Tumor Necrosis Factor α-induced IKK Phosphorylation of NF-κB p65 on Serine 536 Is Mediated through the TRAF2,TRAF5,and TAK1 Signaling Pathway"J Biol Chem. 278. 36916-36923 (2003)
• [文献書誌] Saitoh, T. et al.: "TWEAK Induces NF-κB2 p100 Processing and Long Lasting NF-□B Activation"J Biol Chem. 278. (2003)
• [文献書誌] Chen, M.C.et al.: "The Role of Apoptosis Signal-regulating Kinase 1 in Lymphotoxin-β Receptor-mediated Cell Death"J Biol Chem. 278. 16073-16081 (2003)
• [文献書誌] Kanazawa, K. et al.: "TRAF5 functions in both RANKL- and TNFα-induced osteoclastogenesis"J Bone Miner Res. 18. 443-450 (2003)
• [文献書誌] Okazaki, T. et al.: "Phosphorylation of serine 276 is essential for p65 NF-κB subunit-dependent cellular responses"Biochem Biophys Res Commun. 300. 807-812 (2003)
• [文献書誌] Yamada, T. et al.: "Effects of PU.1-induced mouse calcium calmodulin-dependent Kinase I-like kinase (CKLiK) on apoptosis of murine erythroleukemia cells"Exp Cell Res. (2003)