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2019 年度 実施状況報告書

ストレスセンサーKeap1による活性酸素種感知機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 19K07340
研究機関東北大学

研究代表者

鈴木 隆史  東北大学, 医学系研究科, 講師 (70508308)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
キーワードKeap1
研究実績の概要

ストレスセンサーKeap1は転写因子Nrf2のユビキチン化反応を制御し、酸化ストレス防御機構の中心的役割を担う鍵因子である。これまでに、Keap1-Nrf2制御系による親電子性物質の感知に重要なセンサーシステイン残基の同定に成功した。しかし、同制御系の活性酸素種に対する感知機構は未だ不明であった。そこで、Keap1の酸化ストレス感知機構解明を目指し、Keap1の高反応性のシステイン残基に複数の組み合わせで変異を導入し検討した。その結果、Keap1の酸化ストレスセンサー部位を同定し、酸化ストレス応答不全変異体Keap1を創出することに成功した。ゲノム編集技術を用いて酸化ストレス応答不全変異体Keap1ノックインマウスを作製し、活性酸素種センサー機能の生理的重要性を検証した。その結果、酸化ストレス応答に必要なKeap1センサーを明らかにすることに成功した。Keap1は、仮に不具合が発生した場合においても酸化ストレスを感知して生体を守ることができる巧妙な仕組み(フェイルセーフ機構)を備えていることを明らかにしました。本研究成果をCell Reports誌に発表した。
また、Keap1-Cul3複合体がどのようにNrf2タンパク質をユビキチン化するのか構造生物学的に明らかにするために、結晶構造解析およびクライオ電子顕微鏡法のための各種精製タンパク質の調製を行った。結晶構造解析では既にいくつかの結晶を得ることに成功しており、現在より良い結晶化条件の検討を行っている。また、クライオ電子顕微鏡解析では、Keap1-Cul3複合体の像を得ることができており、現在より純度の高い複合体を得るため条件検討を行っている。

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

計画通りに、Keap1センサー機能の検証および構造解析を進めているため。

今後の研究の推進方策

酸化ストレス応答不全変異体Keap1ノックインマウスを作製することに成功したので、この酸化ストレスセンサーの恒常性維持における重要性を明らかにするために、抗酸化酵素合成破綻モデルを用いて検証を行う。また、Keap1-Cul3複合体の結晶構造解析およびクライオ電子顕微鏡解析を進め、Keap1-Cul3複合体がどのようにNrf2タンパク質をユビキチン化するのか明らかにする。

次年度使用額が生じた理由

2019年度は、組換えタンパク質の発現用に複数種類の発現ベクターを導入する予定であったが、現行の発現ベクターで十分に発現可能であることがわかったため、未使用額が生じた。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2019 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 5件、 招待講演 1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Molecular Mechanism of Cellular Oxidative Stress Sensing by Keap12019

    • 著者名/発表者名
      Suzuki Takafumi、Muramatsu Aki、Saito Ryota、Iso Tatsuro、Shibata Takahiro、Kuwata Keiko、Kawaguchi Shin-ichi、Iwawaki Takao、Adachi Saki、Suda Hiromi、Morita Masanobu、Uchida Koji、Baird Liam、Yamamoto Masayuki
    • 雑誌名

      Cell Reports

      巻: 28 ページ: 746~758.e4

    • DOI

      doi.org/10.1016/j.celrep.2019.06.047

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Bardoxolone methyl analog attenuates proteinuria-induced tubular damage by modulating mitochondrial function2019

    • 著者名/発表者名
      Nagasu Hajime、Sogawa Yuji、Kidokoro Kengo、Itano Seiji、Yamamoto Toshiya、Satoh Minoru、Sasaki Tamaki、Suzuki Takafumi、Yamamoto Masayuki、Wigley W. Christian、Proksch Joel W.、Meyer Colin J.、Kashihara Naoki
    • 雑誌名

      The FASEB Journal

      巻: 33 ページ: 12253~12263

    • DOI

      10.1096/fj.201900217R

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Multiple sensor mechanism of the Keap1-Nrf2 system.2019

    • 著者名/発表者名
      Takafumi Suzuki and Masayuki Yamamoto.
    • 学会等名
      The Environmental Response V, 17th JBS Biofrontier Symposium
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Molecular mechanism of cellular oxidative stress sensing by Keap1.2019

    • 著者名/発表者名
      Takafumi Suzuki, Aki Muramatsu, Ryota Saito, Tatsuro Iso, Saki Adachi, Hiromi Suda, Masanobu Morita, Liam Baird, Masayuki Yamamoto
    • 学会等名
      The Environmental Response V, 17th JBS Biofrontier Symposium
    • 国際学会
  • [学会発表] Activation of transcription factor Nrf2 suppresses autoimmune arthritis.2019

    • 著者名/発表者名
      Saki Adachi, Eiki Yoshida, Eriko Naganuma, Takafumi Suzuki, Masayuki Yamamoto
    • 学会等名
      The Environmental Response V, 17th JBS Biofrontier Symposium
    • 国際学会
  • [学会発表] Identification of a compound which is synthetic lethal with Nrf2 activity.2019

    • 著者名/発表者名
      Liam Baird, Takafumi Suzuki, Masayuki Yamamoto.
    • 学会等名
      The Environmental Response V, 17th JBS Biofrontier Symposium
    • 国際学会
  • [学会発表] Verification of the hinge & latch mechanism of Keap1-Nrf2 system by NMR method.2019

    • 著者名/発表者名
      Yuta Horie, Tatsuro Iso, Jin Inoue, Takafumi Suzuki, Seizo Koshiba, Takashi Kamei, Masayuki Yamamoto.
    • 学会等名
      The Environmental Response V, 17th JBS Biofrontier Symposium
    • 国際学会
  • [備考] 東北大学大学院医学系研究科医化学分野

    • URL

      http://www.dmbc.med.tohoku.ac.jp/official/index.html

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公開日: 2021-01-27  

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