レドックス制御機構としてのエピジェネティクスにおける細胞内銅イオン動態の意義

2015 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 26460070
• 研究機関: 岐阜薬科大学
• 研究代表者: 神谷 哲朗 岐阜薬科大学, 薬学部, 助教 (60453057)
• 研究分担者: 原 宏和 岐阜薬科大学, 薬学部, 准教授 (30305495) ; 足立 哲夫 岐阜薬科大学, 薬学部, 教授 (40137063)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• キーワード: EC-SOD / 細胞内銅イオン / Atox-1 / NOX2

研究実績の概要

本研究では、酸化ストレス防御酵素の一種であるsuperoxide dismutase (SOD) のエピジェネティクス制御機構としての細胞内銅イオン動態の意義の解明を最終目標とする。前年度の研究成果より、本年度ではヒト単球系細胞株 (THP-1細胞) におけるextracellular-SOD (EC-SOD) 発現誘導に及ぼす銅輸送タンパク (Atox-1) の役割を解析した。Atox-1のsiRNAをトランスフェクションすることにより、ホルボールエステル (TPA) 誘導生のEC-SOD発現増大は抑制される傾向が認められた。また本結果は、前年度のAtox-1タンパクを過剰発現させた結果と相関しているものと考えられる。さらに、国際共同研究の成果をもとに、NADPH oxidase 2 (gp91phox) 発現に及ぼすAtox-1の関与を検討した。その結果、TPA誘導生のgp91phox発現はEC-SOD同様にAtox-1により発現制御を受けている可能性を見出した。
前年度の課題であったAtox-1のglutathionylationの検出に関しては、期待した結果は十分に得られていないものの、glutathionylationを検出する上での免疫沈降法の手技は確率出来た。
以上、平成27年度の研究成果により、EC-SOD発現制御機構におけるAtox-1の役割を解明する上で重要な知見を得ることが出来たと考える。さらに、gp91phox発現に対するAtox-1の影響も認められたため、レドックス制御機構においてAtox-1は重要な役割を担っている可能性を見出した。

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

前年度の成果をもとに、EC-SOD発現制御機構におけるAtox-1の役割の解析を行い、その役割の一部を解明出来たものと考える。また、酸化ストレス産生系のgp91phox発現においてAtox-1が重要な役割を担っている可能性を見い出した。本研究成果は、レドックス制御機構におけるAtox-1の役割をクローズアップするものと考える。しかし一方で、エピジェネティクスとしての銅輸送タンパクの機能ならびに銅イオンの関与は十分に検討できていない。エピジェネティックな遺伝子発現制御機構を解析する手技はおおよそ確立しているため、次年度ではスムーズに研究に着手する予定である。
以上、当初予定していた研究の成果は十分には得られていないものの、その解析手技は確立出来たこと、レドックス制御機構におけるAtox-1の重要性を見出したことから、おおむね順調に研究を遂行出来ているものと考える。

今後の研究の推進方策

前年度の研究成果より、SODならびにgp91phox発現制御機構としての細胞内銅イオン動態の意義の解明を最終目標とする。そこで、本年度ではエピジェネティックなEC-SOD発現に対するAtox-1ならびに銅イオンの関与を詳細に検討する。具体的には、銅イオンキレーターBCSあるいは銅イオンを細胞に負荷した際のヒストンアセチル化レベルやDNAメチル化レベルを解析する。また、ChIP法を用いて、エピジェネティックな変化がAtox-1のEC-SODプロモーター領域への結合性が変化するか否かを解析する。
gp91phox発現においてもエピジェネティックな制御機構が存在している可能性が示唆されるため、HDAC阻害剤などを用いてその影響を解析し、影響が認められた際にはEC-SODと同様な解析方法にて詳細な分子機構の解明を目指す。

次年度使用額が生じた理由

平成27年度では、当初予定の研究より若干遅れているものの次年度へ向けた実験基盤は確立出来たものと考える。また、平成27年度に新たに岐阜薬科大学の学内研究費を得ることが出来たため、当初予定の一部を次年度へ繰り越すこととなった。

次年度使用額の使用計画

平成28年度の研究計画では、EC-SODあるいはNOX2との直接的な相互作用を解析する。さらに、Atox-1のglutathionylationの意義についても解析する。そこで、本基金は直接的な相互作用を解析する上で必要となる多量の抗体ならびに免疫沈降用の磁気ビーズを購入するために使用する。また、遺伝子ノックダウンに必要となるsiRNAの購入に使用する。

研究成果

• [国際共同研究] University of Illinois at Chicago/University of Bristol/The Ohio State University(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: University of Illinois at Chicago/University of Bristol/The Ohio State University
  • 他の機関数: 2
• [国際共同研究] Imperial College of London(英国)
  • 国名: 英国
  • 外国機関名: Imperial College of London
• [国際共同研究] University of Tokyo(Japan)
  • 国名: 日本
  • 外国機関名: University of Tokyo
• [雑誌論文] Crosstalk mechanism among EMT, ROS, and histone acetylation in phorbol exter-treated human breast cancer MCF-7 cells (2016)
  • 著者名/発表者名: Tetsuro Kamiya, Aki Goto, Eri Kurokawa, Hirokazu Hara, Tetsuo Adachi
  • 雑誌名: Oxidative Medicine and Cellular Longevity 巻: 2016 ページ: 1284372
  • DOI: 10.1155/2016/1284372
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Royal jelly constituents increase the expression of extracellular-superoxide disputes through histone acetylation in monocytic THP-1 cells (2016)
  • 著者名/発表者名: Junya Makino, Rie Ogasawara, Tetsuro Kamiya, Hirokazu Hara, Yukari Mitsugi, Eiji Yamaguchi, Akichika Itoh, Tetsuo Adachi
  • 雑誌名: Journal of Natural Products 巻: 79 ページ: 1137-1143
  • DOI: 10.1021/acs.jnatprod.6b00037
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Suppression of EC-SOD by oxLDL during vascular smooth muscle cell proliferation (2016)
  • 著者名/発表者名: Junya Makino, Rei Asai, Mao Hashimoto, Tetsuro Kamiya, Hirokazu Hara, Masayuki Ninomiya, Mamoru Koketsu, Tetsuo Adachi
  • 雑誌名: Journal of Cellular Biochemistry 巻: in press ページ: in press
  • DOI: 10.1002/jcb.25542
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Caffeic acid phenethyl ester suppresses monocyte adhesion to the endothelium by inhibiting NF-κB/NOX2-derived ROS signaling (2016)
  • 著者名/発表者名: Risa Nakahara, Junya Makino, Tetsuro Kamiya, Hirokazu Hara, Tetsuo Adachi
  • 雑誌名: Journal of Clinical Biochemistry and Nutrition 巻: 58 ページ: 174-179
  • DOI: 10.3164/jcbn.15-94
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Copper Transport Protein Antioxidant-1 Promotes Inflammatory Neovascularization via Chaperone and Transcription Factor Function (2015)
  • 著者名/発表者名: Gin-Fu Chen, Varadarajan Sudhahar, Seock-Won Youn, Archita Das, Jaehyung Cho, Tetsuro Kamiya, Norifumi Urao, Ronald D. McKinney, Bayasgalan Surenkhuu, Takao Hamakubo, Hiroko Iwanari, Senlin Li, John W. Christman, Saran Shantikumar, Gianni D. Angelini, Costanza Emanueli, Masuko Ushio-Fukai, Tohru Fukai
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 5 ページ: 14780
  • DOI: 10.1038/srep14780.
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Oxidized low-density lipoprotein accelerates the destabilization of extracellular-superoxide dismutase mRNA during foam cell formation (2015)
  • 著者名/発表者名: Junya Makino, Miyuki Nii, Tetsuro Kamiya, Hirokazu Hara, Tetsuo Adachi
  • 雑誌名: Archives of Biochemistry and Biophysics 巻: 575 ページ: 54-60
  • DOI: 10.1016/j.abb.2015.04.001
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] Ten-eleven translocation 1 regulates SOD3 expression by its direct binding to human SOD3 promoter region (2015)
  • 著者名/発表者名: Tetsuro Kamiya, Risa Nakahara, HIrokazu Hara, Tetsuo Adachi
  • 学会等名: 22nd Annual Meeting of the Society for Free Radical Biology and Medicine
  • 発表場所: Boston
  • 年月日: 2015-11-18 – 2015-11-21
  • 国際学会
• [学会発表] Ten-eleven translocation 1を介したEC-SOD遺伝子のDNA脱メチル化機構 (2015)
  • 著者名/発表者名: 神谷哲朗、仲原理沙、原 宏和、足立哲夫
  • 学会等名: 第68回日本酸化ストレス学会学術集会
  • 発表場所: 鹿児島
  • 年月日: 2015-06-11 – 2015-06-12
• [備考] 岐阜薬科大学 医療薬剤学大講座 臨床薬剤学研究室
  • URL: http://sv1.gifu-pu.ac.jp/lab/rinyaku/