遅発性活性酸素種抑制による正常細胞の防護

2021 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 19K08150
• 研究機関: 奈良県立医科大学
• 研究代表者: 小橋川 新子 (菓子野新子) 奈良県立医科大学, 医学部, 研究員 (70637628)
• 研究分担者: 菓子野 元郎 奈良県立医科大学, 医学部, 准教授 (00437287) ; 森 英一朗 奈良県立医科大学, 医学部, 准教授 (70803659)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2023-03-31
• キーワード: 放射線 / 遅発性活性酸素種 / ATM / 細胞老化

研究実績の概要

正常細胞においては、放射線による遅発性活性酸素種をアスコルビン酸誘導体であるAA-2Gによって抑制することにより老化細胞が減少することから、次に遅発性活性酸素種が細胞老化のどのシグナルに影響を及ぼしているのか調べた。また、癌細胞（RKO細胞）では細胞老化が生じないことから、放射線照射後に分泌されるサイトカインに違いがあるのかについて調べた。
その結果、リン酸化ATM、p53の発現、p21の発現がAA-2G処理によって放射線照射後に処理していない細胞と比較して5日から7日後に減少していることがわかった。このことから、p53やp21の上流で活性化するATMの活性化の維持に遅発性活性酸素種が関与しているのではないかと考えられた。ATMはDNA二重鎖切断の他に、過酸化水素によって酸化され活性化される経路が報告されている。また、ATMはDNA二重鎖切断による活性化では単量体となるのに対し、過酸化水素による活性化では二量体のままであることがわかっている。そこで、放射線照射後、ATMが単量体になっているのか、二量体となっているのか調べた。その結果、放射線照射1日後から7日後までの活性化ATMは二量体であることがわかった。また、正常細胞（BJ-hTERT細胞）ではIL-6の発現量が照射10日後に増加するのに対し、癌細胞（RKO細胞）ではIL-6の発現が見られなかった。また、正常細胞では、IL-6、IL-8、IL-1の発現が放射線照射によって増加したが、これはAA-2G処理によって抑制されなかった。
このことから、遅発性活性酸素種はATMタンパク質を酸化することにより活性化させ、放射線による細胞老化誘導に関与していると考えられる。正常細胞（BJ-hTERT細胞）と癌細胞（RKO細胞）とではIL-6の発現が異なることから、今後、IL-6が放射線による細胞老化誘導に関与しているのか、検討したい。

研究成果

• [雑誌論文] C9orf72-Derived Proline:Arginine Poly-Dipeptides Modulate Cytoskeleton and Mechanical Stress Response (2022)
  • 著者名/発表者名: 1.Shiota T, Nagata R, Kikuchi S, Nanaura H, Matsubayashi M, Nakanishi M, Kobashigawa S, Isozumi N, Kiriyama T, Nagayama K, Sugie K, Yamashiro Y, Mori E
  • 雑誌名: Frontiers in Cell and Developmental Biology 巻: 10 ページ: -
  • DOI: 10.3389/fcell.2022.750829
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 放射線による ATM 活性化機構について (2022)
  • 著者名/発表者名: 小橋川新子、菓子野元郎
  • 雑誌名: 放射線生物研究 Radiation Biology Research Communications 巻: 57(1) ページ: 50-62
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Gene Expression Profiles of Human Cerebral Organoids Identify PPAR Pathway and PKM2 as Key Markers for Oxygen-Glucose Deprivation and Reoxygenation (2021)
  • 著者名/発表者名: Iwasa N, Matsui TK, Iguchi N, Kinugawa K, Morikawa N, Sakaguchi YM, Shiota T, Kobashigawa S, Nakanishi M, Matsubayashi M, Nagata R, Kikuchi S, Tanaka T, Eura N, Kiriyama T, Izumi T, Saito K, Kataoka H, Saito Y, Kimura W, Wanaka A, Nishimura Y, Mori E, Sugie K
  • 雑誌名: Frontiers in Cellular Neuroscience 巻: 15 ページ: -
  • DOI: 10.3389/fncel.2021.605030
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Mitochondrial ROS by ionizing radiation induce cellular senescence through ATM activation (2021)
  • 著者名/発表者名: Shinko Kobashigawa, Genro Kashino
  • 学会等名: 日本放射線影響学会 第64回大会