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2012 年度 実績報告書

ストレス応答性転写因子による代謝・病態制御

研究課題

研究課題/領域番号 24249015
研究種目

基盤研究(A)

研究機関東北大学

研究代表者

山本 雅之  東北大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (50166823)

研究分担者 勝岡 史城  東北大学, 東北メディカルメガバンク機構, 准教授 (30447255)
研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2015-03-31
キーワード酸化ストレス / オートファジー / がん / 個体発生
研究概要

本研究では、酸化ストレスに応答して活性化する転写因子Nrf2が外来性・内因性のシグナルによっても活性化される機構を明らかにすることを目標としている。初年度は、酸化ストレスのセンサー分子であり、Nrf2の分解を促す因子Keap1が選択的オートファジーのシャペロンタンパク質であるp62と結合し、オートファジーにより分解されることを明らかにした。この成果は、内因性のシグナルであるオートファジーがNrf2の安定性を制御することを示唆するものである。また、Nrf2欠損マウスの解析を行い、肺および食道が正常に発生するために必須の因子であることを見いだした。一方、Nrf2が細胞周期やエネルギー代謝に関わる因子の発現を制御することを発見し、この作用が癌の進展に深く関与することを明らかにした。さらに、NRF2遺伝子のプロモーターに発現量を低下させるSNPを同定し、喫煙者の肺がんリスクと関連することを示した。
Keap1-Nrf2制御系の分子機構に関しては、Keap1の反応性システイン残基に変異を導入した遺伝子改変マウスを樹立・解析した。その結果、酸化ストレスや内因性シグナルの種類に応じて、センサーとなるKeap1のシステイン残基が異なることが個体レベルで実証された。また、Nrf2を含む各CNC因子群のゲノム上での結合部位をChIP-seq法によって網羅的に同定したところ、各因子が異なる局面で活性化され、固有の標的遺伝子群の発現を制御することが明らかとなった。以上の成果から、センサーとなるアミノ酸残基の選択的利用とCNC転写因子群の標的遺伝子選択性を解明することができた。

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

オートファジー、個体発生、がん細胞の細胞周期とNrf2の関連について、個体レベルで証明し、論文発表を行った。また、システイン残基に変異を導入したKeap1の分子機能を遺伝子改変マウスを用いて検証し、酸化ストレスセンサーの実態を明らかにした。さらに、Nrf2および他のCNC転写因子群のDNA結合部位を網羅的に同定し、初年度の研究目標を達成した。現在、Nrf2の生理機能を個体レベルで明らかにする解析系が複数立ち上がっており、次年度以降の成果も期待できる。

今後の研究の推進方策

個体レベルでのNrf2の必要性を検証するために、膵β細胞、腎臓間質細胞、骨芽細胞、破骨細胞、骨髄球系細胞におけるNrf2の役割について生理条件下およびストレス環境下での解析を行う。そのための解析系は初年度に確立することができている。また、抗酸化タンパク質合成に重要な役割を担うセレノシステインtRNA(Trsp)の条件付き欠失マウスは慢性的な酸化ストレス状態を示すので、本マウスを用いて、糖尿病と神経変性疾患におけるNrf2の役割を解析する。さらに、詳細な分子機構を明らかにする目的で、Keap1およびNrf2、Nrf1のタンパク質複合体の同定と解析を試みる。複合体の構成因子の過剰発現/ノックダウン解析を行い、細胞機能や酸化ストレス応答における分子機能を解明する。

  • 研究成果

    (56件)

すべて 2013 2012

すべて 雑誌論文 (17件) (うち査読あり 14件) 学会発表 (39件) (うち招待講演 18件)

  • [雑誌論文] Roles of Keap1-Nrf2 System in Upper Aerodigestive Tract Carcinogenesis.2013

    • 著者名/発表者名
      Ohkoshi A, Suzuki T, Ono M, Kobayashi T, Yamamoto M
    • 雑誌名

      Cancer Prev Res

      巻: 6 ページ: 149-159

    • DOI

      10.1016/j.freeradbiomed.2012.10.001

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Targeted deletion of Nrf2 impairs lung development and oxidant injury in neonatal mice2012

    • 著者名/発表者名
      Cho HY, van Houten B, Wang X, Miller-Degraff L, Fostel J, Gladwell W, Perrow L, Panduri V, Kobzik L, Yamamoto M, Bell DA, and Kleeberger SR
    • 雑誌名

      Antioxid Redox Signal

      巻: 17 ページ: 1066-1082

    • DOI

      10.1089/ars.2011.4288

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Transcript profiling identifies dynamic gene expression patterns and an important role for Nrf2/Keap1 pathway in the developing mouse esophagus2012

    • 著者名/発表者名
      Chen H, Li J, Li H, Hu Y, Tevebaugh W, Yamamoto M, Que J, and Chen X
    • 雑誌名

      PLoS One

      巻: 7 ページ: e36504

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0036504

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Validation of the multiple sensor mechanism of the Keap1-Nrf2 system2012

    • 著者名/発表者名
      Takaya K, Suzuki T, Motohashi H, Onodera K, Satomi S, Kensler TW, Yamamoto M.
    • 雑誌名

      Free Radic Biol Med

      巻: 53 ページ: 817-827

    • DOI

      10.1016/j.freeradbiomed.2012.06.023

    • 査読あり
  • [雑誌論文] NF-E2-related factor 1 (Nrf1) serves as a novel regulator of hepatic lipid metabolism through regulation of the Lipin1 and PGC-1β genes2012

    • 著者名/発表者名
      Hirotsu Y, Hataya N, Katsuoka F, Yamamoto M
    • 雑誌名

      Mol Cell Biol

      巻: 32 ページ: 2760-2770

    • DOI

      10.1128/MCB.06706-11

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Highly Potent Activation of Nrf2 by Topical Tricyclic Bis (Cyano Enone): Implications for Protection against UV Radiation during Thiopurine Therapy2012

    • 著者名/発表者名
      Kalra S, Knatko EV, Zhang Y, Honda T, Yamamoto M, and Dinkova-Kostova AT
    • 雑誌名

      Cancer Prev Res

      巻: 5 ページ: 973-981

    • DOI

      10.1158/1940-6207.CAPR-12-0041

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Targeting Nrf2-mediated gene transcription by extremely potent synthetic triterpenoids attenuates dopaminergic neurotoxicity in the MPTP- mouse model of Parkinson's disease2012

    • 著者名/発表者名
      Kaidery NA, Banerjee R, Yang L, Smirnova NA, Hushpulian DM, Liby KT, Williams CR, Yamamoto M, Kensler TW, Ratan RR, Sporn MB, Beal MF, Gazaryan IG, and Thomas B
    • 雑誌名

      Antioxid Redox Signal

      巻: 18 ページ: 139-157

    • DOI

      10.1089/ars.2011.4491

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Analysis of the role of Nrf2 in the expression of liver proteins in mice using two-dimensional gel-based proteomics2012

    • 著者名/発表者名
      Abdullah A, Kitteringham NR, Jenkins RE, Goldring C, Higgins L, Yamamoto M, Hayes J, and Park BK
    • 雑誌名

      Pharmacol Rep

      巻: 64 ページ: 680-697

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Heme and heme biosynthesis intermediates induce Heme oxygenase-1 and Cytochrome P450 2A5, enzymes with putative sequential roles in heme and bilirubin metabolism: Different requirement for transcription factor Nuclear factor erythroid-derived 2-like 22012

    • 著者名/発表者名
      Lämsä V, Levonen AL, Sormunen R, Yamamoto M, Hakkola J
    • 雑誌名

      Toxicol Sci

      巻: 130 ページ: 132-144

    • DOI

      10.1093/toxsci/kfs237

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Nrf2 redirects glucose and glutamine into anabolic pathways in metabolic reprogramming.2012

    • 著者名/発表者名
      Mitsuishi Y, Taguchi K, Kawatani Y, Shibata T, Nukiwa T, Aburatani H, Yamamoto M, Motohashi H.
    • 雑誌名

      Cancer Cell

      巻: 22 ページ: 66-79

    • DOI

      10.1016/j.ccr.2012.05.016

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Keap1 degradation by autophagy for the maintenance of redox homeostasis2012

    • 著者名/発表者名
      Taguchi K, Fujikawa N, Komatsu M, Ishii T, Unno M, Akaike T, Motohashi H, Yamamoto M
    • 雑誌名

      Proc Natl Acad Sci U S A

      巻: 109 ページ: 13561-13566

    • DOI

      10.1073/pnas.1121572109

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Genetic evidence of an evolutionarily conserved role for Nrf2 in the protection against oxidative stress2012

    • 著者名/発表者名
      Mukaigasa K, Nguyen LT, Li L, Nakajima H, Yamamoto M, and Kobayashi M
    • 雑誌名

      Mol Cell Biol

      巻: 32 ページ: 4455-4461

    • DOI

      10.1128/MCB.00481-12

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Nrf2-MafG heterodimers contribute globally to antioxidant and metabolic networks2012

    • 著者名/発表者名
      Hirotsu Y, Katsuoka F, Funayama R, Nagashima T, Nishida Y, Nakayama K, Douglas Engel J, Yamamoto M
    • 雑誌名

      Nucleic Acids Res

      巻: 40 ページ: 10228-10239

    • DOI

      10.1093/nar/gks827

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Nrf2 in bone marrow-derived cells positively contributes to the advanced stage of atherosclerotic plaque formation2012

    • 著者名/発表者名
      Harada N, Ito K, Hosoya T, Mimura J, Maruyama A, Noguchi N, Yagami KI, Morito N, Takahashi S, Maher JM, Yamamoto M, Itoh K
    • 雑誌名

      Free Radic Biol Med

      巻: 53 ページ: 2256-2262

    • DOI

      10.1158/1940-6207.CAPR-12-0401-T

    • 査読あり
  • [雑誌論文] The Keap1-Nrf2 system in cancers: stress response and anabolic metabolism2012

    • 著者名/発表者名
      Mitsuishi Y, Motohashi H, Yamamoto M
    • 雑誌名

      Front Oncol

      巻: 2 ページ: 論文番号200

    • DOI

      10.3389/fonc.2012.00200

  • [雑誌論文] Pathophysiological regulation of cellular stress response by Keap1-Nrf2 system2012

    • 著者名/発表者名
      Yamamoto M
    • 雑誌名

      Rinsho Shinkeigaku

      巻: 52 ページ: 861-861

  • [雑誌論文] がん細胞におけるKeap1-Nrf2システムの破綻2012

    • 著者名/発表者名
      藤田理恵,本橋ほづみ,山本雅之
    • 雑誌名

      実験医学

      巻: 30 ページ: 2814-2821

  • [学会発表] Molecular Mechanisms of the Keap1-Nrf2 Pathway in Stress Response and Cancer Evolution2013

    • 著者名/発表者名
      Yamamoto M
    • 学会等名
      Special lecture, University of Pittsburgh Cancer Institute
    • 発表場所
      Pittsburgh, PA, USA
    • 年月日
      20130319-20130319
    • 招待講演
  • [学会発表] Functional expansion of Nrf2 under the sustained activation of proliferative signals2013

    • 著者名/発表者名
      Hozumi Motohashi, Tsuyoshi Higa, Keiko Taguchi, Yoichiro Mitsuishi, Masayuki Yamamoto
    • 学会等名
      Keystone Symposium
    • 発表場所
      Santa Fe, NM, USA
    • 年月日
      20130219-20130224
  • [学会発表] 環境応答の分子基盤と病態2013

    • 著者名/発表者名
      山本雅之
    • 学会等名
      第6回システム疾患生命科学による先端医療技術開発シンポジウム
    • 発表場所
      東京大学山上会館
    • 年月日
      20130208-20130208
    • 招待講演
  • [学会発表] Reciprocal activation between Nrf2 and a proliferative signaling in liver2013

    • 著者名/発表者名
      Keiko Taguchi, Hozumi Motohashi, Masayuki Yamamoto
    • 学会等名
      1st International Symposium on Protein Modifications in Pathogenic Dysregulation of Signaling
    • 発表場所
      University of Tokyo
    • 年月日
      20130201-20130202
  • [学会発表] 白血病逆位モデルマウスを用いたEVI1高発現白血病発症機構の解析2013

    • 著者名/発表者名
      鈴木未来子、山㟢博未、加藤幸一郎、清水律子、James Douglas Engel、山本雅之
    • 学会等名
      第17回造血器腫瘍研究会
    • 発表場所
      宮崎
    • 年月日
      20130201-20130202
  • [学会発表] 動物モデルによる環境応答研究の展開2013

    • 著者名/発表者名
      山本雅之
    • 学会等名
      第29回日本毒性病理学会学術集会
    • 発表場所
      つくば
    • 年月日
      20130201-20130201
    • 招待講演
  • [学会発表] 転写因子GATA1による胎児型グロビン遺伝子発現制御機構の解析2013

    • 著者名/発表者名
      濱中悠賀、鈴木未来子、山㟢博未、清水律子、James Douglas Engel、山本雅之
    • 学会等名
      転写研究会 若手ワークショップ@鬼怒川
    • 発表場所
      日光市
    • 年月日
      20130124-20130126
  • [学会発表] 転写因子GATA2の尿細管特異的欠損マウスは尿濃縮障害を呈する2013

    • 著者名/発表者名
      Yu Lei 、森口 尚、相馬友和、高井淳、山本雅之
    • 学会等名
      第23回バゾプレシン研究会
    • 発表場所
      慶應義塾大学病院
    • 年月日
      20130112-20130112
  • [学会発表] 癌悪性化に関わるNrf2-DLG癌変異のKeap1結合阻害の構造的基盤2012

    • 著者名/発表者名
      福富俊明,黒河博文,内堀雄介,佐藤雅紀,磯達朗,和泉喜子,里見進,山本雅之
    • 学会等名
      第85回日本生化学会大会
    • 発表場所
      福岡国際会議場
    • 年月日
      20121214-20121216
  • [学会発表] 転写因子NF-E2 p45による血小板機能調節遺伝子の転写活性化2012

    • 著者名/発表者名
      藤田理恵、辻本昌理子、藤井聡、皿井明倫、油谷浩幸、本橋ほづみ、山本雅之
    • 学会等名
      第85回日本生化学会大会
    • 発表場所
      福岡国際会議場
    • 年月日
      20121214-20121216
  • [学会発表] がん細胞における酸化ストレス応答機構の役割と代謝リプログラミングへの貢献2012

    • 著者名/発表者名
      光石陽一郎、田口恵子、山本雅之、本橋ほづみ
    • 学会等名
      第85回日本生化学会大会
    • 発表場所
      福岡国際会議場
    • 年月日
      20121214-20121216
  • [学会発表] Molecular Basis Connecting Environmental Stress to Gene Expression Regulation2012

    • 著者名/発表者名
      山本雅之
    • 学会等名
      第85回日本生化学会大会
    • 発表場所
      福岡国際会議場
    • 年月日
      20121214-20121216
    • 招待講演
  • [学会発表] 肝臓における2つのNrf2活性制御機構と胆管形成2012

    • 著者名/発表者名
      田口恵子、本橋ほづみ、山本雅之
    • 学会等名
      第85回日本生化学会大会
    • 発表場所
      福岡国際会議場
    • 年月日
      20121214-20121216
  • [学会発表] 肝特異的Nrf1欠損マウスの作出と肝における脂質代謝経路の解析2012

    • 著者名/発表者名
      辻田忠志,Vivian Mullin,Jullian L Griffin,山本雅之,John D Hayes
    • 学会等名
      第85回日本生化学会大会
    • 発表場所
      福岡国際会議場
    • 年月日
      20121214-20121216
  • [学会発表] Construction of a mammalian artificial chromosome vector for multiple gene delivery2012

    • 著者名/発表者名
      Yukari Ogino, Yuji Nakayama, Naruka Matsumori, Nobuyuki Tanaka, Mitsuo Oshimura, Eiji Nanba, Toshiaki Inoue
    • 学会等名
      第35回日本分子生物学会年会
    • 発表場所
      福岡国際会議場
    • 年月日
      20121211-20121214
  • [学会発表] Nrf2-小Maf転写因子のゲノムワイド解析による遺伝子発現制御システムの解明2012

    • 著者名/発表者名
      弘津陽介, 勝岡史城, 舟山 亮, 長嶋 剛史, 西田 有一郎, 中山 啓子, James Douglas Engel, 山本雅之
    • 学会等名
      第35回日本分子生物学会年会
    • 発表場所
      福岡国際会議場
    • 年月日
      20121211-20121214
  • [学会発表] 造血幹細胞・前駆細胞におけるKeap1-Nrf2制御系の役割の解明2012

    • 著者名/発表者名
      村上昌平、本橋ほづみ、山本雅之
    • 学会等名
      第35回日本分子生物学会年会
    • 発表場所
      福岡国際会議場
    • 年月日
      20121211-20121214
  • [学会発表] 酸化・低酸素ストレスと腎臓2012

    • 著者名/発表者名
      山本雅之
    • 学会等名
      腎臓内科セミナー
    • 発表場所
      東京医科歯科大学
    • 年月日
      20121122-20121122
    • 招待講演
  • [学会発表] 腎臓におけるエリスロポエチン産生REP細胞と線維化2012

    • 著者名/発表者名
      山本雅之
    • 学会等名
      第21回 腎とエリスロポエチン研究会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      20121117-20121117
    • 招待講演
  • [学会発表] 酸化・低酸素ストレスと腎疾患2012

    • 著者名/発表者名
      山本雅之
    • 学会等名
      第42回日本腎臓学会西部学術大会
    • 発表場所
      沖縄
    • 年月日
      20121026-20121026
    • 招待講演
  • [学会発表] Keap1-Nrf2系機能の分子および遺伝学基盤2012

    • 著者名/発表者名
      山本雅之
    • 学会等名
      日本遺伝学会84回大会
    • 発表場所
      福岡
    • 年月日
      20120926-20120926
    • 招待講演
  • [学会発表] Keap1-Nrf2システム機能の分子構造基盤2012

    • 著者名/発表者名
      山本雅之
    • 学会等名
      第71回日本癌学会学術総会
    • 発表場所
      札幌
    • 年月日
      20120920-20120920
    • 招待講演
  • [学会発表] 転写因子Nrf2欠損はKras経路の抑制と肺発生関連遺伝子の発現低下を介してウレタン誘導性肺発癌悪性化を阻害する2012

    • 著者名/発表者名
      佐藤 大希,森口 尚,海老名 雅仁,貫和 敏博,山本 雅之
    • 学会等名
      第71回日本癌学会学術総会
    • 発表場所
      札幌
    • 年月日
      20120919-20120921
  • [学会発表] 特定のヘテロ型Keap1変異体は野性型Keap1に対してドミナントネガティブに働く2012

    • 著者名/発表者名
      鈴木隆史, Jonathan Maher, 山本雅之
    • 学会等名
      第71回日本癌学会学術総会
    • 発表場所
      札幌
    • 年月日
      20120919-20120921
  • [学会発表] The molecular insights into degradation process of ErbB32012

    • 著者名/発表者名
      Tomo Funaki, Junko Suga, Tamai Keiichi, Satoh Kennichi, Sugamura Kazuo, Tanaka Nobuyuk
    • 学会等名
      第71回日本癌学会学術総会
    • 発表場所
      札幌
    • 年月日
      20120919-20120921
  • [学会発表] 環境ストレス応答の分子基盤2012

    • 著者名/発表者名
      山本雅之
    • 学会等名
      信州大学セミナー
    • 発表場所
      信州大学
    • 年月日
      20120907-20120907
    • 招待講演
  • [学会発表] 酸化・低酸素ストレスと腎臓2012

    • 著者名/発表者名
      山本雅之
    • 学会等名
      第34回腎臓セミナー
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      20120825-20120825
    • 招待講演
  • [学会発表] 環境応答破綻と炎症の慢性化2012

    • 著者名/発表者名
      山本雅之
    • 学会等名
      千里ライフサイエンスセミナー
    • 発表場所
      大阪
    • 年月日
      20120727-20120727
    • 招待講演
  • [学会発表] 環境応答の分子基盤2012

    • 著者名/発表者名
      山本雅之
    • 学会等名
      大阪大学GCOEセミナー
    • 発表場所
      大阪
    • 年月日
      20120726-20120726
    • 招待講演
  • [学会発表] Keap1-Nrf2 system for maintenance of redox homeostasis.2012

    • 著者名/発表者名
      Taguchi K, Fujikawa N, Motohashi H, and Yamamoto M
    • 学会等名
      The 6th International Congress of Asian Society of Toxicology (ASIATOX-VI)
    • 発表場所
      Sendai
    • 年月日
      20120717-20120720
  • [学会発表] In vivo validation of the multiple sensing mechanism of the Keap1-Nrf2 system2012

    • 著者名/発表者名
      Takafumi Suzuki, Kai Takaya, Hozumi Motohashi, Thomas W Kensler and Masayuki Yamamoto
    • 学会等名
      The 33rd NAITO conference
    • 発表場所
      Sapporo
    • 年月日
      20120626-20120629
  • [学会発表] Development of an inducible liver-specific Nrf1 knockout mouse that has allowed a metabolomic analysis of the development of non-alcoholic steato hepatitis (NASH) in adult animals2012

    • 著者名/発表者名
      Tadayuki Tsujita, Vivian Mullin, Jullian L Griffin, Masayuki Yamamoto and John D Hayes
    • 学会等名
      The 33rd NAITO conference
    • 発表場所
      Sapporo
    • 年月日
      20120626-20120629
  • [学会発表] Crosstalk between Keap1-Nrf2 system and Pten-PI3K-Akt signaling regulates cellular proliferation and differentiation2012

    • 著者名/発表者名
      Taguchi K, Motohashi H, and Yamamoto M
    • 学会等名
      The 33rd NAITO conference
    • 発表場所
      Sapporo
    • 年月日
      20120626-20120629
  • [学会発表] Keap1-Nrf2 System: A Master Regulator of Redox Signaling2012

    • 著者名/発表者名
      Yamamoto M
    • 学会等名
      The 33rd NAITO conference
    • 発表場所
      Sapporo
    • 年月日
      20120626-20120629
    • 招待講演
  • [学会発表] Molecular Basis of Keap1-Nrf2 System Function2012

    • 著者名/発表者名
      Yamamoto M
    • 学会等名
      Oxygen Club California Conference
    • 発表場所
      Alba, Italy
    • 年月日
      20120620-20120623
    • 招待講演
  • [学会発表] Keap1-Nrf2 system and hematopoiesis2012

    • 著者名/発表者名
      Yamamoto M
    • 学会等名
      18th Hemoglobin Switching Meeting
    • 発表場所
      Asilomar, CA, USA
    • 年月日
      20120608-20120610
    • 招待講演
  • [学会発表] 酸化ストレス応答の分子基盤2012

    • 著者名/発表者名
      山本雅之
    • 学会等名
      神戸先端医療センターセミナー
    • 発表場所
      神戸
    • 年月日
      20120525-20120525
    • 招待講演
  • [学会発表] Nrf2酸化ストレス応答系による病態制御2012

    • 著者名/発表者名
      山本雅之
    • 学会等名
      第53回神経学会学術大会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      20120524-20120524
    • 招待講演
  • [学会発表] Nrf2 ノックアウトマウスはウレタン肺発癌に抵抗性を示し,Nrf2 欠損癌結節はNude マウスへの著しい生着不全を示す2012

    • 著者名/発表者名
      佐藤大希,森口尚,海老名雅仁,山本雅之
    • 学会等名
      第52回日本呼吸器学会学術総会
    • 発表場所
      神戸
    • 年月日
      20120420-20120422

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公開日: 2014-07-24  

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