細胞内S-アデノシルメチオニン量変動適応機構の解析

2020 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 20K07321
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 島 弘季 東北大学, 医学系研究科, 助手 (00448268)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2023-03-31
• キーワード: S-アデノシルメチオニン

研究実績の概要

細胞内メチル基供与体S-アデノシルメチオニン（SAM）は細胞の生存に必須の代謝物である。細胞内SAM量は厳密に制御されており、そのための機構の一つとして我々は、哺乳類SAM合成酵素MAT2AをコードするmRNAの安定性のフィードバック制御を見出した。ここで生じる疑問は、なぜSAM産生は厳密に制御されなければならないのか、特に、過剰なSAM産生を避ける理由は何か、ということ、また、過剰量のSAMが存在するときに、その影響を細胞がどのように緩和するか、ということである。
HeLa細胞の培地にSAMを添加すると、濃度依存的に形成されるコロニー数が減少することから、過剰なSAMは細胞増殖にとって有害な効果があることが分かった。このときSAM濃度によっては一部の細胞が生き残り、コロニーを形成する。このような耐性細胞を回収して通常の培地で増殖させた後、SAM処理によるスクリーニングを行うことを２，３度繰り返すことで、野生型のHeLa細胞ではコロニーを全く形成しないSAM濃度でもコロニーを形成するSAM耐性細胞集団を得た。このような細胞は、SAMの有害性を何らかの機構によって緩和しているのではないかと考えられる。
SAM耐性細胞では、増殖速度の低下、多核細胞の増加など、野生型のHeLa細胞とは異なる点が見出された。一方で、培地にSAMあるいはSAM合成阻害剤を添加したときのMAT2A発現量をウエスタンブロットで調べると、耐性細胞でも野生型と同様にMAT2Aの変動が見られることから、MAT2A mRNA安定性フィードバック機構は機能していることが考えられた。

現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

野生型のHeLa細胞とSAM耐性細胞の間の差異を知るために、定量的プロテオミクスを行う予定であったが、質量分析計の修理に時間がかかったために開始が遅れている。

今後の研究の推進方策

現在、野生型とSAM耐性細胞との間の定量的プロテオミクスを実施しており、SAM有害性の緩和に関わるタンパク質について候補を得る。またその候補タンパク質をノックダウンしたときの細胞のSAM感受性を検証する。
また、試験管内ではSAMはDNAのアルキル化剤となることが知られているため、細胞をSAM処理したときに染色体DNAの損傷が増加するかを調べる。

研究成果

• [雑誌論文] Novel candidate factors predicting the effect of S-1 adjuvant chemotherapy of pancreatic cancer (2021)
  • 著者名/発表者名: Mitachi Katsutaka、Ariake Kyohei、Shima Hiroki、Sato Satoko、Miura Takayuki、Maeda Shimpei、Ishida Masaharu、Mizuma Masamichi、Ohtsuka Hideo、Kamei Takashi、Igarashi Kazuhiko、Unno Michiaki
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 11 ページ: -
  • DOI: 10.1038/s41598-021-86099-0
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Comparative proteomic analysis to identify the novel target gene of angiotensin II in adrenocortical H295R cells (2020)
  • 著者名/発表者名: Ito Ryo、Shima Hiroki、Masuda Koji、Sato Ikuko、Shimada Hiroki、Yokoyama Atsushi、Shirahige Katsuhiko、Igarashi Kazuhiko、Sugawara Akira
  • 雑誌名: Endocrine Journal 巻: - ページ: -
  • DOI: 10.1507/endocrj.EJ20-0144
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Chromatin Protein PC4 Orchestrates B Cell Differentiation by Collaborating with IKAROS and IRF4 (2020)
  • 著者名/発表者名: Ochiai Kyoko、Yamaoka Mari、Swaminathan Amrutha、Shima Hiroki、Hiura Hitoshi、Matsumoto Mitsuyo、Kurotaki Daisuke、Nakabayashi Jun、Funayama Ryo、Nakayama Keiko、Arima Takahiro、Ikawa Tomokatsu、Tamura Tomohiko、Sciammas Roger、Bouvet Philippe、Kundu Tapas K.、Igarashi Kazuhiko
  • 雑誌名: Cell Reports 巻: 33 ページ: 108517～108517
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2020.108517
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] FABP7 Regulates Acetyl-CoA Metabolism Through the Interaction with ACLY in the Nucleus of Astrocytes (2020)
  • 著者名/発表者名: Kagawa Y, Umaru BA, Shima H, Ito R, Zama R, Islam A, Kanno SI, Yasui A, Sato S, Jozaki K, Shil SK, Miyazaki H, Kobayashi S, Yamamoto Y, Kogo H, Shimamoto-Mitsuyama C, Sugawara A, Sugino N, Kanamori M, Tominaga T, Yoshikawa T, Fukunaga K, Igarashi K, Owada Y.
  • 雑誌名: Molecular Neurobiology 巻: 57 ページ: 4891～4910
  • DOI: 10.1007/s12035-020-02057-3
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Stromal expression of hemopexin is associated with lymph-node metastasis in pancreatic ductal adenocarcinoma (2020)
  • 著者名/発表者名: Suzuki Yukie、Takadate Tatsuyuki、Mizuma Masamichi、Shima Hiroki、Suzuki Takashi、Tachibana Tomoyoshi、Shimura Mitsuhiro、Hata Tatsuo、Iseki Masahiro、Kawaguchi Kei、Aoki Takeshi、Hayashi Hiroki、Morikawa Takanori、Nakagawa Kei、Motoi Fuyuhiko、Naitoh Takeshi、Igarashi Kazuhiko、Unno Michiaki
  • 雑誌名: PLOS ONE 巻: 15 ページ: -
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0235904
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] MATII複合体形成に欠損を示すMAT2A変異の酵母two-hybrid法によるスクリーニング (2020)
  • 著者名/発表者名: 穂積葵、島弘季、斎藤維友、加藤恭丈、五十嵐和彦
  • 学会等名: 第43回日本分子生物学会年会
• [学会発表] MAT2A mRNA安定性制御に関わるタンパク質の解析 (2020)
  • 著者名/発表者名: 島弘季、穂積葵、Jelle Bonthuis 、引地 隼人、五十嵐和彦
  • 学会等名: 第43回日本分子生物学会年会