生体におけるKeap1攻撃ストレスの時空間的分布と応答プログラムの解析

• 研究領域: 活性酸素のシグナル伝達機能
• 研究課題/領域番号: 21117502
• 研究種目: 新学術領域研究(研究領域提案型)
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 生物系
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 本橋 ほづみ 東北大学, 大学院・医学系研究科, 准教授 (00282351)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2010
• 研究課題ステータス: 完了 (2010年度)
• 配分額: 6,760千円 (直接経費: 5,200千円、間接経費: 1,560千円); 2010年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円); 2009年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
• キーワード: 親電子性物質 / 転写制御 / イメージング

研究概要

Keap1-Nrf2制御系は、活性酸素種・親電子性物質に対する応答システムとして、生体防御において重要な役割を果たしている。通常Keap1の作用により分解されているNrf2は、刺激により安定化し、生体防御系遺伝子群の発現をもたらす。Keap1は反応性の高いシステイン残基を複数有しており、活性酸素種・新電子性物質に応じてNrf2を安定化させるセンサーとして機能する。本研究では、生体における「Keap1攻撃ストレス」の時空間的分布を明らかにし、個々のKeap1攻撃ストレスがもたらす素反応が、個体という統合されたシステムにおいてどのように位置づけられるのかを明らかにすることを目的とした。
Keap1攻撃ストレスを生体においてモニタリングするために、Neh2-tdTomatoレポーターマウスを作成した。骨髄幹細胞分画に含まれる未分化骨髄細胞は、親電子性物質への曝露により、tdTomato蛍光を増強させ、Nrf2の標的遺伝子の発現上昇も確認できた。このことから、骨髄幹細胞において、Keap1-Nrf2制御系が利用されていることがわかる。さらに、同システムが正常骨髄幹細胞の維持に重要な貢献を果たしていることを示唆する結果を得た。
一方、Nrf2の活性制御の要であるKeap1のタンパク質量が積極的に制御を受けていることが明らかになった。Keap1タンパク質は、オートファジーにより分解されており、Keap1が親電子性物資により修飾をうけるとその分解が促進されることがわかった。さらに、Keap1が有する高反応性システインの中で、特定の残基の修飾が、オートファジーによる分解を促進することも明らかになった。親電子性物質に反応したあとのKeap1タンパク質の制御機構の解明により、親電子シグナルに対する応答の多様性が明らかになった。

研究成果

• [雑誌論文] The Keap 1-Nrf2 system as an in vivo sensor for electrophiles. (2011)
  • 著者名/発表者名: Uruno A, Motohashi H.
  • 雑誌名: Nitric Oxide 巻: (未定 印刷中)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Molecular mechanisms of the Keap1-Nrf2 pathway in stress response and cancer evolution. (2011)
  • 著者名/発表者名: Taguchi K, Motohashi H, Yamamoto M.
  • 雑誌名: Genes Cells 巻: 16 ページ: 123-140
  • 査読あり
• [雑誌論文] Inducible disruption of autophagy in the lung causes airway hyper-resp onsiveness. (2011)
  • 著者名/発表者名: Inoue D, Kubo H, Taguchi K, Suzuki T, Komatsu M, Motohashi H, Yamamoto M.
  • 雑誌名: Biochem Biophys Res Commun 巻: 405 ページ: 13-18
  • 査読あり
• [雑誌論文] Molecular determinants for small Maf protein control of platelet production. (2011)
  • 著者名/発表者名: Motohashi H, Fujita R, Takayama M, Inoue A, Katsuoka F, Bresnick EH, Yamamoto M.
  • 雑誌名: Mol Cell Biol. 巻: 31 ページ: 151-162
  • 査読あり
• [雑誌論文] MafB as a type I interferon rheostat. (2010)
  • 著者名/発表者名: Motohashi H, Igarashi K.
  • 雑誌名: Nat Immunol. 巻: 11 ページ: 695-696
  • 査読あり
• [雑誌論文] The critical role of nitric oxide signaling, via protein S-guanylation and nitrated cyclic GMP, in the antioxidant adaptive response. (2010)
  • 著者名/発表者名: Fujii S, Sawa T, Ihara H, Tong KI, Ida T, Okamoto T, Ahtesham AK, Ishima Y, Motohashi H, Yamamoto M, Akaike T.
  • 雑誌名: J Biol Chem. 巻: 285 ページ: 23970-23984
  • 査読あり
• [雑誌論文] Genetic analysis of cytoprotective functions supported by graded expression of Keap 1. (2010)
  • 著者名/発表者名: Taguchi K, Maher JM, Suzuki T, Kawatani Y, Motohashi H, Yamamoto M.
  • 雑誌名: Mol Cell Biol. 巻: 30 ページ: 3016-3026
  • 査読あり
• [雑誌論文] Genetic analysis of hierarchical regulation for Gatal and NF-E2 p45 gene expression in megakaryopoiesis. (2010)
  • 著者名/発表者名: Takayama M, Fujita R, Suzuki M, Okuyama R, Aiba S, Motohashi H, Yamamoto M.
  • 雑誌名: Mol Cell Biol. 巻: 30 ページ: 2668-2680
  • 査読あり
• [雑誌論文] Genetic analysis of hierarchical regulation for Gatal and NF-E2 p45 gene expression in megakaryopoiesis (2010)
  • 著者名/発表者名: Takayama M, Fujita R, Suzuki M, Okuyama R, Aiba S, Motohashi H, Yamamoto M.
  • 雑誌名: Mol Cell Biol (印刷中)
  • 査読あり
• [雑誌論文] The selective autophagy substrate p62 activates the stress response transcription factor Nrf2 through inactivation of Keap1 (2010)
  • 著者名/発表者名: Komatsu M, Kurokawa H, Waguri S, Taguchi K, Kobayashi A, Ichimura Y, Sou Y.-S., Ueno I, Sakamoto A, Tong KI, Kim M, Nishito Y, Iemurs S.-i., Natsume T, Ueno T, Kominami E, Motohashi H, Tanaka K, Yamamoto M.
  • 雑誌名: Nat Cell Biol 12 ページ: 213-223
  • 査読あり
• [雑誌論文] NF-E2 domination over Nrf2 promotes ROS accumulation and megakaryocytic maturation (2010)
  • 著者名/発表者名: Motohashi H, Kimura M, Fujita R, Inoue A, Pan X, Takayama M, Katsuoka F, Aburatani H, Bresnick EH, Yamamoto M.
  • 雑誌名: Blood 115 ページ: 677-686
  • NAID: 40019431698
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structural basis of alternative DNA recognition by Maf transcription factors (2009)
  • 著者名/発表者名: Kurokawa H, Motohashi H, Sueno S, Kimura M, Takagawa H, Kanno Y, Yamamoto M, Tanaka T.
  • 雑誌名: Mol Cell Biol 23 ページ: 6232-6244
  • 査読あり
• [雑誌論文] Constitutively active aryl hydrocarbon receptor expressed in T cells increases immunization-induced IFN-γ production in mice but does not suppress T_h2-cytokine production or antibody production (2009)
  • 著者名/発表者名: Nohara K, Suzuki T, Ao K, Murai H, Miyamoto Y, Inouye K, Pan X, Motohashi H, Fujii-Kuriyama Y, Yamamoto M, Tohyama C.
  • 雑誌名: Int Immunol 21 ページ: 769-777
  • NAID: 10025387030
  • 査読あり
• [学会発表] 転写因子Nrf2はヒト肺線癌細胞株A549でosteopontinの発現を増加させる (2010)
  • 著者名/発表者名: 光石陽一郎, 本橋ほづみ, 貫和敏博, 山本雅之
  • 学会等名: 第69回日本癌学会総会
  • 発表場所: 大阪国際会議場・リーガロイヤルホテル大阪
• [学会発表] Stress response of megakaryocytes alters inherent reactivity of platelets. (2010)
  • 著者名/発表者名: Hozumi Motohashi, Rie Fujita, Hironori Satoh, Hiroyuki Aburatani, Masayuki Yamamoto.
  • 学会等名: BMB2010第33回日本分子生物学会年会・第83回日本生化学会大会
  • 発表場所: 神戸ポートアイランド
• [学会発表] Electrophiles as potential anti-platelet reagents through modulation of gene expression in megakaryocytes. (2010)
  • 著者名/発表者名: Hozumi Motohashi
  • 学会等名: The 6th International Conference on the Biology, Chemistry, and Therapeutic Applications of Nitric Oxide.
  • 発表場所: Kyoto International Conference Center (ICC Kyoto)
• [学会発表] マウス胎生期における小Maf群因子の機能 (2009)
  • 著者名/発表者名: 勝岡史城、中山博未、本橋ほづみ、Engel JD, 山本雅之
  • 学会等名: 日本生化学会東北支部第75回例会・シンポジウム
  • 発表場所: 東北大学、仙台
  • 年月日: 2009-05-09
• [学会発表] Modulation of megakaryocytic gene expression by electrophiles as a potential anti-platelet therapy (2009)
  • 著者名/発表者名: 本橋ほづみ
  • 学会等名: NAPA 2009
  • 発表場所: Jeju, Korea
• [学会発表] Identification of the target genes of transcription factor NF-E2 p45 in megakaryocytes (2009)
  • 著者名/発表者名: 藤田理恵, 本橋ほづみ, 油谷浩幸, 山本雅之
  • 学会等名: 第32回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜
• [学会発表] TGF-beta suppresses transcription of Heme Oxigenase-1 through induction of MafK and Bach1 (2009)
  • 著者名/発表者名: 沖田結花里, 鴨志田敦, 鈴木裕之, 伊東健, 本橋ほづみ, 五十嵐和彦, 山本雅之, 加藤光保
  • 学会等名: 第32回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜
• [学会発表] Nrf2 is degraded by Keap1-independent proteasome pathway in the absende of small Maf proteins (2009)
  • 著者名/発表者名: 勝岡史城, 中山博未, 本橋ほづみ, 山本雅之
  • 学会等名: 第32回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜
• [学会発表] NF-E2 p45 N-terminal Region Is Essential for Transactivation Mediating Thrombogenesis (2009)
  • 著者名/発表者名: 高山昌理子, 藤田理恵, 本橋ほづみ, 山本雅之
  • 学会等名: Tohoku University Global COE for Conquest of Signal Transduction Diseases with "Network Medicine"
  • 発表場所: Gonryo-kaikan, Sendai
• [学会発表] Nrf2 is degraded by Keap1-independent degradation pathway in the absence of small Maf proteins (2009)
  • 著者名/発表者名: 勝岡史城, 本橋ほづみ, 中山博未, 山本雅之
  • 学会等名: 21st Century Advances in the Molecular Toxicology of Environmental Chemicals and Pathogenesis of Disease
  • 発表場所: University of Tokyo, Tokyo
• [学会発表] マウス胎生期における小Maf群因子の機能 (2009)
  • 著者名/発表者名: 中山博未, 勝岡史城, 本橋ほづみ, 山本雅之
  • 学会等名: 第82回日本生化学会大会
  • 発表場所: 神戸ポートアイランド
• [学会発表] 血小板形成における転写因子NF-E2 p45 N末端領域の重要性 (2009)
  • 著者名/発表者名: 高山昌理子, 井上あい, 藤田理恵, 本橋ほづみ, 山本雅之
  • 学会等名: 第82回日本生化学会大会
  • 発表場所: 神戸ポートアイランド
• [学会発表] Double-edged Sword of the Nrf2-Keap1 Stress Response System ; Carcino genesis and Cancer Chemoprevention (2009)
  • 著者名/発表者名: Masayuki Yamamoto, Tatsuhiro Shibata, Ohta Tsutomu, Kit Tong, Hirofumi Kurokawa, Takafumi Suzuki, Keiko Taguchi, Hozumi Motohashi
  • 学会等名: 第68回 日本癌学会学術総会シンポジウム
  • 発表場所: パシフィコ横浜
• [学会発表] 生体におけるKeap1/Nrf2制御系の機能貢献と応答機構 (2009)
  • 著者名/発表者名: 本橋ほづみ、藤田理恵、鈴木隆史、Kit T.Tong、黒河博文、山本雅之
  • 学会等名: 第62回日本酸化ストレス学会学術集会
  • 発表場所: 九州大学百年講堂