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2020 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作製した酸化ストレス応答不全変異体Keap1ノックイ ンマウスの活性酸素種センサー機能の生理的重要性を検証するため、肝細胞特異的セレノシステインtRNA遺伝子破壊による含セレンタンパク質合成破綻したマウスとの複合マウスを作製し、Nrf2活性化および肝臓の恒常性維持に与える影響を調べている。
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

昨年度に引き続き、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、昨年度に引き続き、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

2020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。2021年度は、組み換えタンパク質の発現および精製を行い、結晶構造解析およびクライオ電子顕微鏡を用いた構造解析を進める予定である。

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2021 2020 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 2件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (1件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] Dundee University(英国)

    • 国名
      英国
    • 外国機関名
      Dundee University
  • [国際共同研究] Fred Hutchinson Cancer Research Center(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      Fred Hutchinson Cancer Research Center
  • [雑誌論文] Novel method for evaluating the health condition of mice in space through a video downlink2021

    • 著者名/発表者名
      YUMOTO Akane、KOKUBO Toshiaki、IZUMI Ryutaro、SHIMOMURA Michihiko、FUNATSU Osamu、TADA Motoki N.、OTA-MURAKAMI Naoko、IINO Kayoko、SHIRAKAWA Masaki、MIZUNO Hiroyasu、KUDO Takashi、TAKAHASHI Satoru、SUZUKI Takafumi、URUNO Akira、YAMAMOTO Masayuki、SHIBA Dai
    • 雑誌名

      Experimental Animals

      巻: - ページ: -

    • DOI

      10.1538/expanim.20-0102

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Nrf2 is activated by disruption of mitochondrial thiol homeostasis but not by enhanced mitochondrial superoxide production2021

    • 著者名/発表者名
      Cvetko Filip、Caldwell Stuart T.、Higgins Maureen、Suzuki Takafumi、Yamamoto Masayuki、Prag Hiran A.、Hartley Richard C.、Dinkova-Kostova Albena T.、Murphy Michael P.
    • 雑誌名

      Journal of Biological Chemistry

      巻: 296 ページ: 100169~100169

    • DOI

      10.1074/jbc.RA120.016551

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Geldanamycin-Derived HSP90 Inhibitors Are Synthetic Lethal with NRF22020

    • 著者名/発表者名
      Baird Liam、Suzuki Takafumi、Takahashi Yushi、Hishinuma Eiji、Saigusa Daisuke、Yamamoto Masayuki
    • 雑誌名

      Molecular and Cellular Biology

      巻: 40 ページ: e00377-20

    • DOI

      10.1128/MCB.00377-20

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Nrf2 contributes to the weight gain of mice during space travel2020

    • 著者名/発表者名
      Suzuki Takafumi、(共著者36名省略)
    • 雑誌名

      Communications Biology

      巻: 3 ページ: 496

    • DOI

      10.1038/s42003-020-01227-2

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Environmental pollutants and the immune response2020

    • 著者名/発表者名
      Suzuki Takafumi、Hidaka Takanori、Kumagai Yoshito、Yamamoto Masayuki
    • 雑誌名

      Nature Immunology

      巻: 21 ページ: 1486~1495

    • DOI

      10.1038/s41590-020-0802-6

    • 査読あり
  • [学会発表] Establishment of Hmox1-DsRed reporter mouse system.2020

    • 著者名/発表者名
      Anqi Zhang, Saki Adachi, Tomonori Hosoya, Ken Itoh, Takafumi Suzuki, Masayuki Yamamoto.
    • 学会等名
      第86回日本生化学会東北支部例会
  • [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: 2021-12-27  

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