酸化ストレス防御と寿命に関係する遺伝子の同定

• 研究課題/領域番号: 17780084
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 応用生物化学
• 研究機関: 横浜市立大学
• 研究代表者: 藤井 道彦 横浜市立大学, 木原生物学研究所, 助手 (80285155)
• 研究期間 (年度): 2005 – 2006
• 研究課題ステータス: 完了 (2006年度)
• 配分額: 3,500千円 (直接経費: 3,500千円); 2006年度: 1,400千円 (直接経費: 1,400千円); 2005年度: 2,100千円 (直接経費: 2,100千円)
• キーワード: 老化 / 活性酵素 / 線虫 / 出芽酵母 / 活性酸素

研究概要

酸素は生命活動に必須であるが、代謝の過程で、反応性の高い活性酸素種(O_2^-、H_2O_2、・OH等)を生成する。そして、それらが生体分子を攻撃し、老化など、種々の生命機能の劣化を引き起こす。活性酸素の消去に関わる遺伝子としては、スーパーオキシドジスムターゼ、カタラーゼ、グルタチオンペルオキシダーゼ等が知られているが、実際の活性酸素の発生/消去機構は複雑で、詳細は明らかになっていない。そこで、それらに関与する遺伝子を明らかにするために、線虫Caenorhabditis elgansや、酵母Saccha romyces cerevisiaeを用いて、様々な活性酸素感受性変異体を単離し、酸化ストレスと寿命の解析を行った。
線虫変異体oxy-4は、高濃度酸素下(60-90%酸素)で生育出来ず、活性酸素放出剤であるパラコートに対しても高い感受性を示す。寿命は野性型よりも短い。この変異体を詳細に解析し、oxy-4遺伝子を3番染色体上の非常に狭い領域にマップした。そこで、その領域に存在するDNAを、マイクロインジェクション法により変異体に導入したところ、1種類のDNAクローンが活性酸素感受性をほぼ完全に相補することを見いだした。しかし、このDNAを断片化し作成したコンストラクトは、十分な相補活性を示さなかった。さらに複数のコンストラクトを作成し実験を行ったが、領域を狭める事は出来なかった。そこで、領域内の遺伝子内にフレームシフト変異を導入し、原因遺伝子の同定を行い、原因遺伝子を同定する事に成功した。
酵母に酸化ストレス耐性を付与出来る遺伝子として3種類の酵母遺伝子を単離した。SODやカタラーゼ、グルタチオンペルオキシダーゼ等の発現を調べたが、発現の上昇は観察されなかったので、本年は、上記抗酸化酵素の遺伝子を欠損させた株を作成し、これら遺伝子が、抗酸化酵素欠損株のバックグラウンドでも酸化ストレス耐性化能を示すか調べた。

研究成果

• [雑誌論文] Accumulation of multiple forms of lamin A with down-regulation of FACE-1 suppresses growth in senescent human cells. (2007)
  • 著者名/発表者名: Ukekawa, R., Miki, K., Fujii, M., Hirano, H., Ayusawa, D.
  • 雑誌名: Genes Cells 12 ページ: 397-406
• [雑誌論文] Downregulation of hnRNP C1/C2 by siRNA sensitizes HeLa cells to various stresses. (2007)
  • 著者名/発表者名: Hossain, M.N., Fujii, M., Miki, K., Endoh, M., Ayusawa, D.
  • 雑誌名: Mol Cell Biochem 296 ページ: 151-157
• [雑誌論文] 5-Bromodeoxyuridine Increases Transient Expression of Ectopic Genes in Human Cells (2007)
  • 著者名/発表者名: Endoh, M., Miki, K., Hossain, M.N., Fujii, M., Ayusawa, D.
  • 雑誌名: Biosci Biotechnol Biochem. 71 ページ: 1098-1102
  • NAID: 10027514092
• [雑誌論文] Expression of RAB27B is up-regulated in senescent human cells. (2006)
  • 著者名/発表者名: Fujii, M., Kawai, Y., Endoh, M., Hossain, M.N., Nakabayashi, K., Ayusawa, D.
  • 雑誌名: Mech Ageing Dev 127 ページ: 639-642
• [雑誌論文] G-protein gamma subunit GNG11- strongly regulates cellular senescence. (2006)
  • 著者名/発表者名: Hossain, M.N., Sakemura, R., Fujii, M., Ayusawa, D.
  • 雑誌名: Biochem Biophys Res Commun 351 ページ: 645-650
• [雑誌論文] Uncoupling of longevity and paraquat resistance in mutants of the nematode Caenormabditis elegans. (2005)
  • 著者名/発表者名: Fujii M., Tanaka N., Miki K., Hossain, M.N., Endoh, M., Ayusawa, D.
  • 雑誌名: Biosci Biotechnol Biochem 69, ページ: 2015-2018
• [雑誌論文] Prolonged unbalanced growth induces cellular senescence markers linked with mechano transduction in normal and tumor cells. (2005)
  • 著者名/発表者名: Sumikawa, E., Matsumoto, Y., Sakemura, R., Fujii, M., Ayusawa, D.
  • 雑誌名: Biochem Biopnys Res Commun 335 ページ: 558-565
• [雑誌論文] Early BrdU-responsive genes constitute a novel class of senescence-associated genes in human cells. (2005)
  • 著者名/発表者名: Minagawa S, Nakabayasni K, Fujii M, Stephen W. Scherer, Ayusawa D.
  • 雑誌名: Exp.Cell Res. 304 ページ: 552-558
• [雑誌論文] Expression of RAB27B is up-regulated in senescent human cells
  • 著者名/発表者名: Fujii, M, Kawai, Y., Endoh, Hossain, MN., Nakabayashi, K., Ayusawa, D.
  • 雑誌名: Mech.Ageing Dev. (in press)
• [雑誌論文] Downregulation of hnRNP C1/C2 by siRNA sensitizes HeLa cells to various stresses.
  • 著者名/発表者名: Hossain, M.N., Fujii, M., Miki, K., Endoh, M., Ayusawa, D.
  • 雑誌名: Mol.Cell.Biochem. (in press)