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2015 年度 実施状況報告書

微小環境因子による炎症反応と癌関連糖鎖合成酵素遺伝子の発現誘導機構及び意義の解明

研究課題

研究課題/領域番号 26460404
研究機関中部大学

研究代表者

古川 圭子  中部大学, 生命健康科学部, 教授 (50260732)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
キーワードメラノサイト / 糖鎖合成酵素遺伝子 / GD3合成酵素遺伝子 / メラノーマ / TNFα / cAMP
研究実績の概要

本研究では、定量RT-PCRによりメラノーマ細胞株と培養メラノサイトにおけるガングリオシドの糖鎖合成酵素遺伝子の発現レベルを比較し、皮膚微小環境における遺伝子の発現調節機構を検討した。その結果、メラノサイトと比較して、メラノーマでは、GD3、GM2/GD2合成酵素遺伝子の発現レベルが高く、GM1/GD1b合成酵素遺伝子の発現レベルが低下していることを明らかにした。一方、紫外線(UVB)を照射したケラチノサイト(HaCaT細胞)の培養上清でメラノサイトを培養した結果、GD3、GM2/GD2合成酵素遺伝子の顕著な発現誘導が認められ、GM1/GD1b合成酵素遺伝子は抑制された。培養上清からはTNFαやIL-6が検出され、これらのサイトカインによりGD3合成酵素遺伝子の発現が誘導されることも明らかになった。
さらに、メラノサイトにおいてdibutyryl cAMP (dcAMP) とIBMX(ホスホジエステラーゼ阻害剤)の存在下と非存在下で上記3つの糖鎖合成遺伝子の発現レベルに対する影響を検討したところ、dcAMP とIBMX非存在下でGD3合成酵素遺伝子の発現が顕著に増加した。この培養液にcAMPを添加するとGD3合成酵素遺伝子の発現は抑制された。また、メラノサイトの細胞内でcAMPを上昇させるホルモンであるα-MSHによってもGD3合成酵素遺伝子の発現は抑制された。これらの結果より、GD3合成酵素遺伝子の発現がcAMPを介するシグナル伝達経路により抑制されることが示唆された。
各種のメラノーマ細胞株についてもTNFα及びdcAMPによるGD3合成酵素遺伝子、GM2/GD2合成酵素遺伝子、GM1/GD1b合成酵素遺伝子の発現レベルの異同を検討したが、これらの遺伝子の発現レベルの変動は認められなかった。

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

メラノサイトにおいて、GD3合成酵素遺伝子の発現がcAMPを介するシグナル伝達経路により抑制されることが明らかになった。一方、メラノーマ細胞株では、TNFα及びdcAMPによるGD3合成酵素遺伝子、GM2/GD2合成酵素遺伝子、GM1/GD1b合成酵素遺伝子の発現レベルの変動は認められなかった。これらの結果から、正常細胞のメラノサイトと癌化したメラノーマでは糖鎖合成酵素遺伝子の発現制御機構が異なると推察された。
しかし、各種のシグナル伝達分子阻害剤により、TNFα及びcAMPによるGD3合成酵素遺伝子発現制御のメカニズムを明らかにする予定であったが、現在、条件検討中で結論がでていない。

今後の研究の推進方策

(1)メラノサイトとメラノーマにおけるGD3合成酵素遺伝子群の発現制御メカニズムの解析:メラノサイトではTNFαの添加及びcAMPの除去によりGD3合成酵素遺伝子の発現が誘導されたが、メラノーマでは誘導されなかった。そこで、1)メラノサイトにおいて、TNFα添加後及びcAMP除去後のGD3合成酵素遺伝子発現のTime course を検討する。2)各種のシグナル伝達分子阻害剤により、TNFα及びcAMPによるGD3合成酵素遺伝子発現に関与する分子を同定する。3)同定された分子について、メラノーマでの変異や活性化異常を検討する。(2)GM2/GD2合成酵素遺伝子及びGM1/GD1b合成酵素遺伝子の発現制御メカニズムの解析:UVB照射したHaCaT細胞が産生、分泌するサイトカイン及び増殖因子について、メラノサイトでGM2/GD2合成酵素遺伝子の発現を誘導、または、GM1/GD1b合成酵素遺伝子の発現を抑制する因子を同定する。(3)糖脂質糖鎖合成酵素遺伝子のエピジェネテイックな制御システムの解析:GD3合成酵素遺伝子の転写開始点上流域のメチル化及びヒストンのメチル化をメチル化や脱メチル化の阻害剤を用いて、メラノサイトとメラノーマについて解析し、比較検討する。(4)メラノーマ及び各種因子刺激メラノサイト由来エクソソームを回収し、糖脂質及び糖脂質糖鎖合成酵素遺伝子について解析する。(5)RCAS/tv-aシステムを用いてメラノーマ発症マウスを作製し、糖鎖合成酵素遺伝子群の発現を経時的に解析する。

次年度使用額が生じた理由

平成27年度の実験は概ね順調に進行し、消耗品の購入が少額で済んだ。一方、阻害剤によるシグナル伝達分子の同定実験では、予備実験に時間がかかり、予定よりも消耗品の購入が少額になった。平成27年度の残金は次年度の研究を遂行するために使用する。

次年度使用額の使用計画

平成28年度は、各種のシグナル伝達分子阻害剤により、TNFα及びcAMPによるGD3合成酵素遺伝子発現制御のメカニズムを明らかにする。また、メラノサイトでGM2/GD2合成酵素遺伝子の発現を誘導、または、GM1/GD1b合成酵素遺伝子の発現を抑制するサイトカインや増殖因子等を同定する。更に、糖脂質糖鎖合成酵素遺伝子のエピジェネテイックな制御システムの解析も進める。これらの研究を遂行する為に、平成28年度の研究費は主に消耗品および人件費に使用する予定である。

  • 研究成果

    (14件)

すべて 2015

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (10件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Ganglioside GD3 Enhances Invasiveness of Gliomas by Forming a Complex with Platelet-derived Growth Factor Receptor α and Yes Kinase.2015

    • 著者名/発表者名
      Ohkawa Y, Momota H, Kato A, Hashimoto N, Tsuda Y, Kotani N, Honke K, Suzumura A, Furukawa K, Ohmi Y, Natsume A, Wakabayashi T, Furukawa K.
    • 雑誌名

      J Biol Chem.

      巻: 290 ページ: 16043-16058

    • DOI

      10.1074/jbc.M114.635755.

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Regulatory function of glycosphingolipids in the inflammation and degeneration.2015

    • 著者名/発表者名
      Furukawa K, Ohmi Y, Kondo Y, Ohkawa Y, Tajima O, Furukawa K.
    • 雑誌名

      Arch Biochem Biophys.

      巻: 571 ページ: 58-65

    • DOI

      10.1016/j.abb.2015.02.007.

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] b-Series gangliosides crucially regulate leptin secretion in adipose tissues.2015

    • 著者名/発表者名
      Ji S, Ohkawa Y, Tokizane K, Ohmi Y, Banno R, Furukawa K, Kiyama H, Furukawa K.
    • 雑誌名

      Biochem Biophys Res Commun.

      巻: 459 ページ: 189-195

    • DOI

      10.1016/j.bbrc.2015.01.143.

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 皮膚微小環境におけるメラノサイトの糖鎖合成酵素遺伝子の発現調節2015

    • 著者名/発表者名
      竹内理香、宮田麻衣子、田島織絵、神戸真理子、古川鋼一、古川圭子
    • 学会等名
      第38回日本分子生物学会年会、第88回日本生化学会大会 合同大会
    • 発表場所
      神戸ポートアイランド、神戸市
    • 年月日
      2015-12-01 – 2015-12-04
  • [学会発表] 糖脂質糖鎖によるシグナル制御のメカニズム2015

    • 著者名/発表者名
      古川鋼一、大川祐樹、大海雄介、橋本 登、古川圭子
    • 学会等名
      第38回日本分子生物学会年会、第88回日本生化学会大会 合同大会
    • 発表場所
      神戸ポートアイランド、神戸市
    • 年月日
      2015-12-01 – 2015-12-04
  • [学会発表] 高脂肪食負荷に対する糖鎖変異マウスの応答2015

    • 著者名/発表者名
      田島織絵、古川鋼一、古川圭子
    • 学会等名
      第38回日本分子生物学会年会、第88回日本生化学会大会 合同大会
    • 発表場所
      神戸ポートアイランド、神戸市
    • 年月日
      2015-12-01 – 2015-12-04
  • [学会発表] TLC-LESA-QTRAP6500によるSiglec-7特異的認識gangliosideGD3の構造解析2015

    • 著者名/発表者名
      橋本 登、伊藤静香、池田和貴、土田明子、Paul R. Crocker、古川圭子、田口 良、古川鋼一
    • 学会等名
      第38回日本分子生物学会年会、第88回日本生化学会大会 合同大会
    • 発表場所
      神戸ポートアイランド、神戸市
    • 年月日
      2015-12-01 – 2015-12-04
  • [学会発表] ヒトmelanoma細胞におけるNeogenin細胞内ドメイン(NeICD)標的遺伝子の同定2015

    • 著者名/発表者名
      金子 慶、大川祐樹、橋本 登、大海雄介、山内祥生、岡島徹也、小谷典弘、本家孝一、古川圭子、古川鋼一
    • 学会等名
      第74回日本癌学会学術総会
    • 発表場所
      名古屋国際会議場、名古屋市
    • 年月日
      2015-10-08 – 2015-10-10
  • [学会発表] 癌関連糖鎖との協同作用により癌形質を発現する分子群の同定と作用機構2015

    • 著者名/発表者名
      古川鋼一、大川祐樹、橋本 登、金子 慶、小谷典弘、本家孝一、大海雄介、古川圭子
    • 学会等名
      第74回日本癌学会学術総会
    • 発表場所
      名古屋国際会議場、名古屋市
    • 年月日
      2015-10-08 – 2015-10-10
  • [学会発表] ガングリオシドGD3の発現はグリオーマの発生・進展を促進する2015

    • 著者名/発表者名
      大川祐樹、百田洋之、加藤 彰、橋本 登、津田裕介、江崎寛季、古川圭子、大海雄介、夏目敦至、若林利彦、古川鋼一
    • 学会等名
      第74回日本癌学会学術総会
    • 発表場所
      名古屋国際会議場、名古屋市
    • 年月日
      2015-10-08 – 2015-10-10
  • [学会発表] 肺がん細胞特異的に発現する酸性糖脂質抗原GD2と協調的な分子の同定と機能解析2015

    • 著者名/発表者名
      江崎寛季、大川祐樹、橋本 登、津田裕介、津田裕介、金子 慶、大海雄介、小谷典弘、本家孝一、古川圭子、古川鋼一
    • 学会等名
      第74回日本癌学会学術総会
    • 発表場所
      名古屋国際会議場、名古屋市
    • 年月日
      2015-10-08 – 2015-10-10
  • [学会発表] メラノサイトにおける炎症性サイトカイン及びcAMPによる癌関連GD3合成酵素遺伝子の発現抑制2015

    • 著者名/発表者名
      古川圭子、竹内理香、田島織絵、神戸真理子、宮田麻衣子、古川鋼一
    • 学会等名
      第74回日本癌学会学術総会
    • 発表場所
      名古屋国際会議場、名古屋市
    • 年月日
      2015-10-08 – 2015-10-10
  • [学会発表] NK細胞上Siglec-7を介したシアル酸含有O型糖鎖による癌免疫監視からの逃避機構2015

    • 著者名/発表者名
      橋本 登、土田明子、高野舞子、古川圭子、古川鋼一
    • 学会等名
      第74回日本癌学会学術総会
    • 発表場所
      名古屋国際会議場、名古屋市
    • 年月日
      2015-10-08 – 2015-10-10
  • [図書] 糖鎖の新機能開発・応用ハンドブック2015

    • 著者名/発表者名
      古川鋼一、近藤裕史、北村 勝、古川圭子、大川祐樹、松本康之、大海雄介、橋本 登、山内祥生、他
    • 総ページ数
      678 (150~161)
    • 出版者
      (株)エヌ・ティー・エス

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公開日: 2017-01-06  

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