| 研究課題/領域番号 |
15H04764
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| 研究機関 | 九州大学 |
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研究代表者 |
内海 健 九州大学, 医学研究院, 准教授 (80253798)
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| 研究分担者 |
松島 雄一 九州大学, 医学研究院, 助教 (20571342)
瀬戸山 大樹 九州大学, 大学病院, 助教 (30550850)
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| 研究期間 (年度) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| キーワード | ミトコンドリア / TFAM / ストレス応答 |
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| 研究実績の概要 |
軽度ミトコンドリアストレスによる細胞、生体の適応応答(Adaptive response)が分泌蛋白の誘導を介してミトコンドリアの機能修復のみならず全身の病態改善に繋がる」との仮説を提唱し検証してきた。さらに、ヒト疾患でのマーカーとしての有用性を検証してきた。
ミトコンドリア翻訳阻害剤 (抗生剤など)がミトコンドリアストレスを誘発、さらに、分泌蛋白を介して長寿、アンチメタボリックに繋がるかを細胞、マウスモデルで検証しその有用性、妥当性を検討する。
我々はミトコンドリア蛋白p32のノックアウトマウスの解析を通じて軽度ミトコンドリアストレスが ERストレスを惹起していること。それには転写因子 ATF4が関与することを見出してきた。このことにおいてはミトコンドリアDNAの転写、翻訳の軽度低下がみとめられ、結果として軽度酸化的リン酸化能の低下が認められた。ミトコンドリア病マウスのような高度障害ではなく、所謂 軽度ミトコンドリアストレスマウスモデルであると考えられる。
本研究では 1.ミトコンドリアストレスの指標、検査指標となるペプチド, 代謝物の探索 2.応答機構メカニズムの解明。3. 全身状態を改善する分泌蛋白の探索を行う。さらに軽度ミトコンドリアストレスが抗老化、抗メタボリックに関与することから、軽度ミトコンドリアストレスを惹起する創薬の開発を進めていく。軽度ミトコンドリアストレスは逆に適応応答を惹起し分泌蛋白を介して全身状態を改善させることが期待され、長寿、抗メタボリズムに繋がるとの新しい概念を証明することを研究の主目的とする。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
１．ミトコンドリアストレスの指標の検討
ミトコンドリア翻訳阻害によるストレスでは異常タンパクが蓄積することでそのシグナルが伝達されると考えられている。ミトコンドリア翻訳阻害の抗生剤を投与することでミトコンドリアストレスが惹起されること、その転写因子は ATF4であることを見出している。さらにATF4をノックダウンすることでこれらの下流の遺伝子発現が抑制されることを見出している。下流遺伝子にはFGF21, GDF15 及び １Integrated stress responceに関与する遺伝子が多数存在することを見出した。
２．ミトコンドリアストレス応答遺伝子（分泌蛋白の網羅的探索と検査指標としてのFGF21, GDF15）の解明を行ぅた。我々が所持するp32心筋特異的KOマウスは筋肉、心筋に軽度ミトコンドリアストレスを生じさせ、適応応答によりマウスの寿命を改善する可能性を見出した。これには新たにSerin glycin 系の酵素遺伝子の発現誘導を認められたため更なる解析をスタートさせた。
３．ミトコンドリア翻訳阻害がストレス応答の原因になりうるかを創薬としての抗生剤の有用性を探る。抗生剤は癌の幹細胞様変化をきたした腫瘍細胞にも効果があることことを見出しつつある。
４．ミトコンドリアから核へのシグナル分子、機構の全解明を目指し、ミトコンドリア内蛋白合成障害による ペプチドの蓄積がシグナルの一つとして考えられている。核へのシグナルとしては ERストレスシグナルが重要であること。ペプチドをミトコンドリア外に排出するペプチドトランスポーターであるABCB10、に着目し現在ノックアウトの系を作成し検討を始めた。
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| 今後の研究の推進方策 |
１．候補薬の一つとしてすでに我々はミトコンドリアリボソームを阻害する抗生剤 ドキシサイクリン、クロラムフェニコール、アクチノニンがストレス応答遺伝子ATF4、CHOPの発現、FGF21, GDF15の発現増加につながることを見出している。 さらにintegrated stress response遺伝子の発現を見出している。これらは抗腫瘍効果を示すことも新たに見出した。そこで種々の抗生剤の中から 候補としての抗生剤を比較検討し、副作用が少なく、細菌よりミトコンドリアリボソームを阻害する抗生剤をの有効性についてさらに検討する。
２．ミトコンドリアストレス応答遺伝子。具体的な分泌タンパクプロファイリングに関してはマウス繊維芽細胞にミトコンドリア翻訳阻害剤のドキシサイクリン、アクチノニン、クロラムフェニコールを処理し処理後24時間後の遺伝子発現を検討する。新たにserin glycine系のmetabolomeに関与する遺伝子発現の増加を認めている。さらにモデルマウスでの血中、細胞分泌液からペプチドを含む低分子を回収する。代謝物は３台のLCMS,GCMSにより同定する
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