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2015 年度 実績報告書

心不全の原因となる脂質酸化依存的フェロトーシス様新規細胞死の分子メカニズムの解析

公募研究

研究領域細胞死を起点とする生体制御ネットワークの解明
研究課題/領域番号 15H01386
研究機関北里大学

研究代表者

今井 浩孝  北里大学, 薬学部, 教授 (50255361)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2017-03-31
キーワードGPx4 / フェロトーシス / 脂質酸化 / Lipo遺伝子 / 心不全 / ビタミンE / ノックアウトマウス
研究実績の概要

フェロトーシスはエラスチンやサルファサラジン(SAS)によりxCTを阻害し、グルタチオン量およびGPx4活性を減少させ、鉄依存的な脂質酸化により致死を引き起こす経路である。一方、研究代表者は以前よりGPx4欠損させると脂質酸化依存的新規細胞死が誘導されることを見出しており、致死に至る時間がフェロトーシスとGPx4欠損による細胞死とで全く異なることから違う経路を介する可能性があった。本年度はまず、タモキシフェン誘導型GPx4欠損細胞株を用いて、タミキシフェン添加によるGPx4欠損細胞死および、SASによるフェロトーシスとで細胞死経路に違いが見られるのかについて検討した。まず、フェロトーシスは鉄依存性であるが、GPx4欠損細胞死は鉄非依存性であること、また細胞内の脂質ヒドロペルオキシド生成もフェロトーシスでは鉄依存的であったがGPx4欠損では鉄非依存性であることを見つけた。またshRNAライブラリーのスクリーニングにより明らかにしたGPx4欠損細胞死を抑制できるshRNA(GPx4欠損細胞死実行遺伝子:lipo遺伝子)による
ノックダウン細胞株、Lipo1-4KD細胞はタモキシフェン添加による細胞死は抑制できたが、SASによるフェロトーシスは全く抑制できなかった。このことから、GPx4欠損細胞死とフェロトーシスは異なるメカニズムを介する細胞死であることが明らかとなった。本年度はLipo-1遺伝子の機能解析をさらにすすめた。Lipo-1は全長cDNAも明らかになっていなかった遺伝子でその全長配列を決めた。スプライシングバリアントの報告はあったが機能未知遺伝子でこの分子にGPx4 欠損細胞死実行機能は全くなかった。またLipo-1はGPx4欠損細胞死において脂質酸化制御に関与する分子であることを見出した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

研究代表者がはじめに計画していた内容に到達できただけでなく、領域代表の田中先生の了解を得て、計画班の大村谷先生との共同研究によりCRISPER/CAS9法によるLipo-1およびLipo-2遺伝子の欠損マウスの変異マウスの作成にも成功した。現在ヘテロ変異な状態なので、新規遺伝子のKOマウスでの機能解析や細胞死への意義について来年度以降さらに解析をすすめたい。また袖岡先生らのグループからIM化合物について我々の細胞死に対する評価を行うなど、計画班の先生方との共同研究も進んだことは予想以上の成果である。

今後の研究の推進方策

共同研究で作成したLipo-1およびLipo-2マウスのKOでのフェノタイプの解析と、心臟特異的GPx4欠損マウスとのダブルKOマウスを作成することにより、実際にGPx4欠損による細胞死を個体レベル(心不全モデル)でも抑制できるのかを明らかにしたい(このダブルKOの解析は時間的には次年度までかかる可能性もある)。一方、Lipo-3のGPx4のダブルKOマウスは、既にできつつあり、28年度に個体レベル(心不全)での評価ができると期待している。Lipo-4に関しては、ユビキチン関連分子であるため、複合体タンパク質リガーゼの同定を行いたい。その準備段階のFLAG-Lipo4細胞の樹立には成功しているため、性状解析、複合体の解析をすすめたいと考えている。

  • 研究成果

    (22件)

すべて 2016 2015 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (17件) (うち国際学会 3件、 招待講演 6件) 図書 (1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] 1,Role of Glutathione Peroxidase 4 in Glutamate-induced Oxytosis in the Retina.2015

    • 著者名/発表者名
      Sakai, O., Uchida, T., Roggia, MF., Imai, H., Ueta, T., Amano, S.
    • 雑誌名

      PLoS One

      巻: 10 ページ: 該当なし

    • DOI

      10.137/journal.pone.0130467eCollection

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 2,Nrf2 up-regulates the induction of acidic sphingomyelinase by electrophiles.2015

    • 著者名/発表者名
      Kumagai, T., Ishino, T., Yajima, Y., Nakagawa, Y., Imai, H.
    • 雑誌名

      Journal of Biochem (Tokyo)

      巻: 158 ページ: 127 - 137

    • DOI

      10.1093/jb/mvv030.

    • 査読あり
  • [雑誌論文] フェロトーシス-脂質酸化依存的新規細胞死―2015

    • 著者名/発表者名
      今井浩孝
    • 雑誌名

      臨床免疫・アレルギー科

      巻: 63(5) ページ: 406 - 414

  • [学会発表] 脂質酸化依存的新規細胞死実行因子Lipo-1遺伝子のスクリーニング2016

    • 著者名/発表者名
      小林祈、松川ふみ、松岡正城、今井浩孝
    • 学会等名
      日本薬学会第136年会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜 ( 神奈川県 横浜市 )
    • 年月日
      2016-03-29
  • [学会発表] PHGPx欠損により誘導される新規細胞死に対するスフィンゴミエリン合成酵素2(SMS2)の機能解析2016

    • 著者名/発表者名
      部坂由衣、大矢梨里香、木下裕香子、原田晋作、大川信子、熊谷剛、今井浩孝
    • 学会等名
      日本薬学会第136年会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜 ( 神奈川県 横浜市 )
    • 年月日
      2016-03-29
  • [学会発表] GPx4欠損によるフェロトーシス様新規細胞死の分子メカニズム2016

    • 著者名/発表者名
      今井浩孝
    • 学会等名
      日本薬学会第136年会
    • 発表場所
      横浜パシフィコ( 神奈川県 横浜市)
    • 年月日
      2016-03-28
    • 招待講演
  • [学会発表] Troglitazoneによる脂質酸化依存的新規細胞死抑制機構の解析2016

    • 著者名/発表者名
      松岡正城、島本雄哉、今井浩孝
    • 学会等名
      第27回ビタミンE研究会
    • 発表場所
      アルファあなぶきホール ( 香川県 香川市 )
    • 年月日
      2016-01-08
  • [学会発表] PHGPxにより制御される脂質ヒドロペルオキシド依存的新規細胞死2015

    • 著者名/発表者名
      今井浩孝
    • 学会等名
      第30回日本酸化ストレス学会関東支部会
    • 発表場所
      東海大学代々木キャンパス( 東京都 渋谷区)
    • 年月日
      2015-12-19
    • 招待講演
  • [学会発表] 脂質酸化依存的新規細胞死抑制化合物Troglitazoneの構造活性相関の解析2015

    • 著者名/発表者名
      小林祈、島本雄哉、松岡正城、今井浩孝
    • 学会等名
      Biochemistry and Molecular Biology (BMB2015) 第88回日本生化学会大会  第38回日本分子生物学会 合同大会
    • 発表場所
      神戸国際展示場 ( 兵庫県 神戸市 )
    • 年月日
      2015-12-01
  • [学会発表] 脂質酸化依存的新規細胞死(フェロトーシス)と疾患2015

    • 著者名/発表者名
      今井浩孝
    • 学会等名
      第31回Wakoワークショップ 細胞死のNew Horizon 細胞死研究の先に見えてきたもの
    • 発表場所
      東京コンファレンスセンター・品川 ( 東京都 品川区 )
    • 年月日
      2015-11-04
    • 招待講演
  • [学会発表] 突然死の予防に重要なビタミンEとセレン2015

    • 著者名/発表者名
      今井浩孝
    • 学会等名
      学際生命科学東京コンソーシアム 第10回市民講演会
    • 発表場所
      お茶の水女子大共通講義棟 ( 東京都 文京区 )
    • 年月日
      2015-10-31
    • 招待講演
  • [学会発表] Ferroptosis regulator GPx4 or Vitamin E in heart prevents cardio sudden death in mice2015

    • 著者名/発表者名
      Imai, H., Koumura, T. and Matsuoka, M.
    • 学会等名
      Japan Australia Meeting on Cell Death
    • 発表場所
      Melbourne (Australia)
    • 年月日
      2015-10-22
    • 国際学会
  • [学会発表] Suppession of generation of phospholipid hydroperoxide in heart by vitamin or GPx4 prevents cardio sudden death in mice2015

    • 著者名/発表者名
      Imai, H., Matsuoka, M., Sakamoto, T., Koumura, T. and Kumagai, T.
    • 学会等名
      56th International Conference on the Bioscience of Lipids (ICBL)
    • 発表場所
      Puerto Iguazu (Argentina)
    • 年月日
      2015-09-25
    • 国際学会
  • [学会発表] ビタミンEにより制御される新規フェロトーシス様細胞死と疾患2015

    • 著者名/発表者名
      今井浩孝
    • 学会等名
      フォーラム2015 衛生薬学・環境トキシコロジー
    • 発表場所
      神戸学院大学薬学部 ( 兵庫県 神戸市 )
    • 年月日
      2015-09-17
    • 招待講演
  • [学会発表] GPX4欠損による脂質酸化依存的新規細胞死(フェロトーシス様細胞死)のシグナル伝達機構の解析2015

    • 著者名/発表者名
      今井浩孝、松岡正城、幸村知子、坂本太郎、熊谷剛
    • 学会等名
      第24回日本Cell Death学会学術集会
    • 発表場所
      大阪大学会館 ( 大阪府 大阪市)
    • 年月日
      2015-07-12
  • [学会発表] フェロトーシス様脂質酸化依存的新規細胞死のシグナル伝達経路の解析2015

    • 著者名/発表者名
      小林祈、松川ふみ、原田晋作、松岡正城、今井浩孝
    • 学会等名
      日本ビタミン学会第67回大会
    • 発表場所
      奈良県新公会堂( 奈良県 奈良市 )
    • 年月日
      2015-06-05
  • [学会発表] 心臟特異的PHGPx欠損マウスを用いたビタミンE低下による突然死の解析2015

    • 著者名/発表者名
      今井浩孝、一ノ瀬栞、小川丈博、松岡正城、幸村知子
    • 学会等名
      日本ビタミン学会第67回大会
    • 発表場所
      奈良県新公会堂( 奈良県 奈良市 )
    • 年月日
      2015-06-05
  • [学会発表] 網羅的shRNAライブラリーを用いた脂質酸化依存的な新規細胞死実行因子の探索2015

    • 著者名/発表者名
      松岡正城、松川ふみ、小林祈、新井洋由、今井浩孝
    • 学会等名
      第57回日本脂質生化学会
    • 発表場所
      一橋大学一橋講堂 ( 東京都 千代田区 )
    • 年月日
      2015-05-29
  • [学会発表] ドキソルビシンを用いた脂質酸化感知モデルマウスによる心毒性の解析2015

    • 著者名/発表者名
      一ノ瀬栞、幸村知子、中村仁美、福山達也、清水敦子、池田麻美、中西広樹、桑田浩、原俊太郎、今井浩孝
    • 学会等名
      第57回日本脂質生化学会
    • 発表場所
      一橋大学一橋講堂 ( 東京都 千代田区 )
    • 年月日
      2015-05-29
  • [学会発表] Novel lipid peroxidation dependent cell death (Ferroptosis like cell death) by deficiency of GPx42015

    • 著者名/発表者名
      Imai, H
    • 学会等名
      2015 Spring Annual Convention of Pharmaceutical Society of Korea
    • 発表場所
      OSONG (Korea)
    • 年月日
      2015-04-24
    • 国際学会 / 招待講演
  • [図書] 疾患モデルの作成と利用―脂質代謝異常と関連疾患<下巻> 1.第6節 過酸化リン脂質消去酵素2015

    • 著者名/発表者名
      今井浩孝
    • 総ページ数
      413 ( 331 -339 )
    • 出版者
      (株)エル・アイ・シー
  • [備考] 北里大学薬学部衛生化学教室ホームページ

    • URL

      http://www.pharm.kitasato-u.ac.jp/eisei/eisei/Home.html

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公開日: 2017-01-06  

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