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2012 年度 実施状況報告書

カドミウムが引き起こす新規機構による小胞体ストレス

研究課題

研究課題/領域番号 24651058
研究機関東北大学

研究代表者

黄 基旭  東北大学, 薬学研究科(研究院), 講師 (00344680)

研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2014-03-31
キーワードカドミウム / 小胞体ストレス / 小胞体関連蛋白質分解系
研究概要

本研究は、カドミウムによる小胞体ストレス誘導に関わる新規分子機構の解明を目的としている。これまでに、カドミウムによる小胞体ストレス誘導に小胞体内への特定蛋白質の過剰蓄積が関与している可能性を示唆する研究成果を得ている。小胞体関連蛋白質分解系(ERAD)に関与するFBXO6の発現抑制が細胞に高いカドミウム感受性を与え、細胞をカドミウムで処理するとBIPおよびCHOPのレベルが顕著に増加し、FBXO6の発現抑制によってこれらは更に増加した。これは、FBXO6の発現抑制によってERADの機能が低下したために、カドミウムによる小胞体ストレス誘導が更に亢進された可能性を示唆している。次に、カドミウムがERADの機能に与える影響を検討するために、NHKおよびTCRα(ERAD基質蛋白質)の細胞内レベルを調べた。その結果、カドミウムはこれら蛋白質のレベルを濃度依存的に増加させた。また、シクロヘキシミド存在下で、カドミウムは両ERAD基質の分解速度を遅延させた。さらに、MG132処理によって両蛋白質のレベルが顕著に増加したが、MG132存在下ではカドミウムによる両蛋白質のレベルの増加がほとんど認められなくなった。以上の結果より、カドミウムはERAD機能を抑制することによって小胞体ストレスを誘発している可能性が考えられる。一方、小胞体ストレス誘導剤であるdithiothreitol、thapsigarginおよびtunicamycinで細胞を処理してもNHKおよびTCRαのレベルはほとんど変動しなかった。このことから、NHKとTCRαの両方のレベルが上昇するという現象はカドミウムによって引き起こされる小胞体ストレスに特異的なものと考えられ、カドミウムはこれまでに知られていない新しいタイプの小胞体ストレス誘導剤であることが明らかになった。

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

本研究は、ユビキチンリガーゼであるFBXO6が有する基質特異性を利用して、カドミウムによって引き起こされる小胞体ストレス誘導に関わる新規分子機構の解明を目指すものである。これまでの検討により、カドミウムはFBXO6が関与している小胞体関連蛋白質分解系を特異的に阻害することによって、小胞体ストレスを引き起こしていることが始めて明らかになった。本研究成果は、当初の研究目的を達成する上で非常に重要な知見であることから、当初の目標を向けて順調に進展していると判断した。

今後の研究の推進方策

これまでの検討により、カドミウムはFBXO6が関与している小胞体関連蛋白質分解系(ERAD)を特異的に阻害することによって、小胞体ストレスを引き起こしていることが始めて明らかになった。今後、カドミウムによるERAD阻害に関わる分子機構について詳細に検討する予定である。ERADは小胞体内で生じたミスフォールド蛋白質の分解系であり、以下の五つのステップで構成されている。ミスフォールドされた蛋白質は、①ユビキチン化酵素によってユビキチン化され、②VCP複合体によって小胞体から細胞質側へ引き出される。その後、③脱糖鎖酵素によって脱糖鎖され、④プロテアソームへリクルートされた後に、⑤プロテアソームによって分解される。そこで、カドミウムのERAD機能阻害作用に関わる分子機構を解明するために、カドミウムがERADの各ステップに与える影響を検討する。以上の検討によって、カドミウムによって引き起こされる小胞体ストレス誘導に関わる新規分子機構(ERAD阻害)を明らかにする。

次年度の研究費の使用計画

次年度使用額は、今年度の研究を効率的に推進したことに伴い発生した未使用額であり、平成25年度請求額を合わせて、平成25年度の研究遂行に使用する予定である。なお、予算額(繰り越し込み)1,504,690円を下記のように使用する。
物品費:1,054,690円(一般試薬:104,690円、遺伝子研究用試薬:150,000円、蛋白質研究用試薬:150,000円、各種キット:100,000円、受託DNA合成:100,000円、受託siRNA合成:150,000円、細胞培養関連試薬:300,000円)
旅費:200,000円(日本毒性学会(千葉;3泊4日):60,000円、The 28th Annual Meeting of KSOT(韓国ソウル;4泊5日)140,000円)
人件費:100,000円(外国語論文の校正:100,000円)
その他:150,000円(研究成果投稿料:150,000円)

  • 研究成果

    (4件)

すべて 2013 2012

すべて 学会発表 (4件) (うち招待講演 1件)

  • [学会発表] カドミウム誘発性小胞体ストレスにおける小胞体関連分解系の関与2013

    • 著者名/発表者名
      杜可、黄基旭、永沼章
    • 学会等名
      日本薬学会第133年会
    • 発表場所
      横浜
    • 年月日
      2013-03-30
  • [学会発表] カドミウムによる小胞体ストレス誘導:小胞体関連分解系(ERAD)の関わり2012

    • 著者名/発表者名
      杜 可、黄 基旭、永沼 章
    • 学会等名
      平成24年度メチル水銀・カドミウム研究ミーティング
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      20121218-20121219
    • 招待講演
  • [学会発表] カドミウム誘発性小胞体ストレス軽減因子としてのユビキチンリガーゼFBXO6の役割2012

    • 著者名/発表者名
      杜 可、黄 基旭、永沼 章
    • 学会等名
      フォーラム2012:衛生薬学・環境トキシコロジー
    • 発表場所
      名古屋
    • 年月日
      20121025-20121026
  • [学会発表] カドミウムによる小胞体ストレスとユビキチンリガーゼFBXO6との関わり2012

    • 著者名/発表者名
      杜 可
    • 学会等名
      第31回生体と金属・化学物質に関する研究会
    • 発表場所
      廿日市(広島)
    • 年月日
      20120823-20120824

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公開日: 2014-07-24  

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