| 研究課題/領域番号 |
20K06495
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| 研究機関 | 鎌倉女子大学 |
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研究代表者 |
石井 健士 鎌倉女子大学, 家政学部, 准教授 (70516731)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| キーワード | 酸化ストレス / 8-oxoG / RNA / PCBP1 / PCBP2 / AUF1 / アポトーシス / RNA分解 |
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| 研究実績の概要 |
本申請研究の目的は、生体が酸化ストレスを受けた際に生じる遺伝子の損傷をどの様に排除しているのかについて、その分子機構を解明することである。
我々ヒトの細胞はエネルギーを産生する際にミトコンドリアにおける電子伝達系を利用する。この機構では、電子の伝達の効率が完全ではなく、一部の電子が漏れ出し、これが細胞内に酸化ストレスを生じさせる。また、細胞外からの化学物質、放射線の影響によっても細胞内に酸化ストレスが生じる。これらの酸化ストレスは生体内の様々な物質を酸化により変性させる。特に、遺伝物質であるRNAは酸化を受け易く、その結果として遺伝子発現の異常が誘導される。
この危機を回避するために細胞は様々な生体防御機構を持っていると考えられている。その１つとして、我々は酸化損傷を受けたmRNAの分解に働くタンパク質としてAUF1タンパク質を分離、同定した。AUF1タンパク質は、酸化されたRNAに選択的に結合し、これを分解に導くと考えられる。
さらに、近年になり我々は新たな酸化RNA結合因子としてPCBP1タンパク質を同定した。PCBP1タンパク質もAUF1タンパク質と同様に酸化RNAへの結合能を持つが、PCBP1はより重度に酸化されたRNAを特異的に認識することが明らかになった。また、PCBP1遺伝子をノックアウトした細胞では、酸化ストレスによる細胞死誘導が抑制される結果を得ている。これらの結果から、我々はPCBP1タンパク質が酸化損傷RNAを認識して細胞死を誘導する因子であると考え、その詳しい分子機構を解析している。
今年度は、PCBP1タンパク質のホモログであるPCBP2タンパク質の詳しい機能解析を行った。また、生体内におけるPCBP1タンパク質とPCBP2タンパク質の役割について知るために、神経細胞を用いた実験を行い。神経細胞の変性にけるPCBPタンパク質の関わりについて明らかにした。以上の成果から、研究は順調に進められていると考えている。
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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
本申請研究の目的は、酸化損傷RNAに結合して細胞死を誘導するPCBP1タンパク質の機能解析である。この研究を通して、酸化損傷RNAが細胞死を誘導する分子機構を明らかにする。
生体における酸化ストレスは、細胞内の様々な物質を酸化により変性させる。特に、遺伝物質であるRNAは酸化を受け易く、その結果として遺伝子発現の異常が誘導される。近年になり我々は新たな酸化RNA結合因子としてPCBP1タンパク質を同定した。機能解析の結果、PCBP1がより重度に酸化されたRNAを特異的に認識することが明らかにした。また、PCBP1遺伝子をノックアウトした細胞では、酸化ストレスによる細胞死誘導が抑制される結果を得た。これらの結果から、我々はPCBP1タンパク質が酸化損傷RNAを認識して細胞死を誘導する因子であると考え、その詳しい分子機構を解析している。さらに、全部で４種存在するPCBPファミリータンパク質についても解析を行い、PCBP1タンパク質とPCBP2タンパク質のみが酸化RNAに特異的に結合することを明らかにしている。
今年度は、PCBP1タンパク質のホモログであるPCBP2タンパク質の機能解析を行い、その酸化ストレスに対する機能について調べた。特に、酸化ストレスによる神経変性疾患発症における機能を解析するために、神経細胞を用いた実験を行っている。その結果として、PCBP2タンパク質の発現量が変性を起こした神経細胞で減少していることを明らかにした。この事は、異常になった神経細胞の細胞死や排除にPCBP2が働いていることを予測させる。現在、引き続き解析中である。また現在、学会発表の準備中である。
また酸化ストレス下では、細胞内の栄養センサーであるTORの働きによりmRNAやタンパク質の新規合成が抑制されることが知られている。この現象に、酸化RNA結合タンパク質が関与しているかについても解析中である。一部、その解析結果については論文としてまとめて発表している。
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| 今後の研究の推進方策 |
本申請研究の目的は、酸化損傷RNAに結合して細胞死を誘導するPCBP1タンパク質の機能解析である。また、この研究を通して、酸化損傷RNAが細胞死を誘導する分子機構を明らかにすることである。
これまでの研究成果から、我々はPCBP1タンパク質が酸化損傷RNAを認識して細胞死を誘導する因子であると考え、その詳しい分子機構の解析を行っている。さらに、全部で４種存在するPCBPファミリータンパク質についても解析を行い、PCBP1タンパク質とPCBP2タンパク質のみが酸化RNAに特異的に結合することを明らかにしている。
今年度は、PCBP1タンパク質のホモログであるPCBP2タンパク質の機能解析を行い、その酸化ストレスに対する機能について調べた。その結果として、変性を起こした神経細胞ではPCBP2タンパク質の発現量が減少していることを明らかにしている。この事は、異常になった神経細胞の細胞死や排除にPCBP2が働いていることを予測させる。今後は、同じ様に酸化RNAへの結合能を持つホモログPCBP1タンパク質とPCBP2タンパク質との違いについて詳細な解析を行う予定である。特に、変性を起こした神経細胞中での蓄積や細胞内局在について解析を行う。一般に細胞核内の核酸やタンパク質の凝集が細胞の変性を誘導すると考えられている。２つのタンパク質間で、その挙動の違いが観察されれば細胞死誘導における機能の違いについても知見を得ることができると考えている。凝集体への局在が観察されれば、その構成因子についても調べたい。
また、２つのPCBPタンパク質の結合性の違いについても解析を行う。それぞれのタンパク質が細胞死を正または負に制御するという違いから、結合のターゲットとなる酸化RNAに違いがあることが予想される。特に、細胞死誘導に関わる因子のmRNAとの結合性を調べる予定である。そのために、PCBPタンパク質結合beadsを利用したRNA seq実験を計画している。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
コロナウイルス感染拡大の継続により、一部研究活動が制限されたため次年度使用額が生じた。
この研究資金については、研究設備充実のための費用として２０２２年度中の使用を計画している。
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