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呼吸鎖複合体I由来NAD+を介した代謝-増殖共役機構の解明と新規がん治療への応用

研究課題

研究課題/領域番号 19K07390
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分49010:病態医化学関連
研究機関昭和大学

研究代表者

森 一憲  昭和大学, 薬学部, 講師 (60349040)

研究分担者 柴沼 質子  昭和大学, 薬学部, 教授 (60245876)
石川 文博  昭和大学, 薬学部, 講師 (60515667)
研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2021年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2020年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2019年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
キーワードミトコンドリア呼吸鎖 / サイクリン依存性キナーゼ阻害因子p21Cip1 / NAD+ / エネルギー代謝 / ミトコンドリア電子伝達系 / ミトコンドリア / 電子伝達系 / p21cip1
研究開始時の研究の概要

活発に増殖する癌細胞は、大量のエネルギーと生体高分子を得るために、正常細胞とは異なる代謝様式をとっている。本課題ではミトコンドリアの呼吸鎖複合体I酵素から供給されるNAD+を感知して細胞増殖を制御する新奇の機構を明らかにする。この制御機構は、ミトコンドリアから核へ伝達される応答機構として、エネルギー代謝と細胞増殖の共役に重要な意義を持つ。当該機構を人為的に操作することで癌細胞の増殖を停止させることを試みる。呼吸鎖を標的とする治療戦略は、臓器横断的に広く適応できることが期待される。

研究成果の概要

本課題では、癌細胞における呼吸鎖機能と増殖能の関連性について検討し、呼吸鎖複合体Iから供給されるNAD+により細胞周期抑制因子p21Cip1の遺伝子発現が抑制されることを見出した。さらに、その制御機構として、NAD+依存性脱アセチル化酵素SIRT6によるヒストンのアセチル化修飾が関与することを見出した。本機構は、エネルギー代謝と細胞増殖の共役に意義を持つと考えられた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

活発に増殖する癌細胞は、正常細胞とは異なる代謝様式をとっており、このような癌特異な代謝様式は、有用性の高い新たな創薬標的として期待されている。本研究では、エネルギー代謝と細胞増殖を共役させる機構として、ミトコンドリア呼吸鎖複合体Iの機能が、NAD+を介して増殖を制御することを明らかにした。また、本機構による増殖制御は、臓器やサブタイプが異なる癌細胞でも確認できた。癌細胞の代謝様式の変化は、活発な増殖能が基盤となっていることから、臓器特異性は低く、その臨床応用においては、臓器横断的な治療法への貢献が期待できる。

報告書

(4件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 研究成果

    (10件)

すべて 2021 2020 2019 その他

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (6件) 備考 (3件)

  • [雑誌論文] Rac1-mediated sustained β4 integrin level develops reattachment ability of breast cancer cells after anchorage loss.2021

    • 著者名/発表者名
      Mori K, Higurashi M, Ishikawa F, Shibanuma M.
    • 雑誌名

      Cancer Sci.

      巻: 112 号: 8 ページ: 3205-3217

    • DOI

      10.1111/cas.14985

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Rac1-mediated and sustained β4 integrin expression supports persistence of reattachment ability in breast cancer cells2021

    • 著者名/発表者名
      Kazunori Mori, Masato Higurashi, Fumihiro Ishikawa, Motoko Shibanuma
    • 学会等名
      第80回日本癌学会学術総会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Epigenetic control of p21Cip1 expression and cell proliferation by respiratory chain complex I via NAD+ supply2021

    • 著者名/発表者名
      Masato Higurashi, Kazunori Mori, Fumihiro Ishikawa, Motoko Shibanuma
    • 学会等名
      第80回日本癌学会学術総会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] HMGA2 is critical for sustaining cell proliferation in mtDNA-less hepatocellular carcinoma cells2021

    • 著者名/発表者名
      Tsuyoshi Maruyama, Masato Higurashi, Kazunori Mori, Motoko Shibanuma
    • 学会等名
      第80回日本癌学会学術総会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] The impact of mitochondrial complex I activity on p21Cip1 expression: the importance of NAD+ levels2020

    • 著者名/発表者名
      Kazunori Mori, Masato Higurashi, Fumihiro Ishikawa, Motoko Shibanuma
    • 学会等名
      第79回日本癌学会学術総会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] Impact of mitochondrial complex I activity on cancer cell proliferation: importance of NAD+ levels2019

    • 著者名/発表者名
      Mori, K., Higurashi, M., Ishikawa, F., and Shibanuma, M.
    • 学会等名
      第78回日本癌学会学術総会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] ミトコンドリア呼吸鎖複合体IはNAD+の供給を介してp21Cip1の発現を制御する2019

    • 著者名/発表者名
      日暮 大渡、森 一憲、石川 文博、柴沼 質子
    • 学会等名
      第42回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [備考] 基礎薬学講座 腫瘍細胞生物学部門|昭和大学

    • URL

      https://www.showa-u.ac.jp/education/pharm/major/cancer.html

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [備考] 昭和大学研究者情報・業績集

    • URL

      https://researchers-achievements.showa-u.ac.jp/profile/?user_id=c14311cf25d0e34e70203ec8f1ee49127cd36496

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [備考] 基礎薬学講座 腫瘍細胞生物学部門

    • URL

      https://www.showa-u.ac.jp/education/pharm/major/cancer.html

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書

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公開日: 2019-04-18   更新日: 2023-01-30  

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