代謝変化によるストレス誘導性転写機構の調節

2015 年度 実績報告書

• 研究領域: 生命素子による転写環境とエネルギー代謝のクロストーク制御
• 研究課題/領域番号: 26116720
• 研究機関: 山口大学
• 研究代表者: 中井 彰 山口大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (60252516)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2016-03-31
• キーワード: 熱ショック / 転写 / クロマチン / 蛋白質ホメオスタシス / 代謝

研究実績の概要

昨年度までに、代謝変化が糖・脂質代謝ホメオスタシスを担うATF1のリン酸化調節を介してHSF1転写複合体形成を調節し、熱ショック応答の転写誘導および回復時の減衰を制御することを明らかにした。今年度は、ポリADPリボシル化（PAR化）によるHSPの転写制御機構の解明に焦点を絞って研究を進めた。
これまでにHSF1、PARP1、PARP13がそれぞれ直接結合して三者複合体を形成すること、非ストレス条件下でHSP70プロモーターへ結合するHSF1が、PARP13を介してPRPA1を安定に引き寄せることを明らかにしている。１. HSF1-PARP13-PARP1複合体の形成と解離：熱ストレスを含む蛋白質毒性ストレスは、PARP1の自己PAR化を導き、３者複合体は解離することが分った。２. ポリADPリボシル化によるクロマチン構造の調節機構：熱ストレスによって自己PAR化されたPARP1はHSP70プロモーターから解離し、同時に下流のHSP70遺伝子領域へ一過性に再分布することが分った。HSF1ノックダウンあるいはPARP13と相互作用しないHSF1へ置換すると、熱ストレスによるPARP1の再分布を認めず、クロマチンの弛緩もわずかであった。３. 抗ウイルス因子として知られるPRPP13のRNA結合能の必要性：RNA結合能を持たないPARP13変異体へ置換しても、HSF1-PARP13-PARP1複合体形成に影響を与えなかった。４. HSF1-PARP13-PARP1の三者複合体が発現を調節する遺伝子群の同定：調べた５種類の細胞全てにおいて、この複合体がHSP70の誘導を促進した。さらに、HeLa細胞において、一群のHSP（HSP110、HSP90、HSP70、HSP40、HSP27）の熱ストレスによる顕著な誘導にこの複合体が必要であることが明らかとなった。

現在までの達成度 (段落)

27年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

27年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Molecular basis of HSF regulation. (2016)
  • 著者名/発表者名: A. Nakai
  • 雑誌名: Nature Structural & Molecular Biology 巻: 23 ページ: 93-95
  • DOI: 10.1038/nsmb.3165
• [雑誌論文] Fatty acid-binding protein 7 regulates lipid raft formation in astrocytes through expression of caveolin-1. (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Kagawa, Y. Yasumoto, K. Sharifi, M. Ebrahimi, A. Islam, H. Miyazaki, Y. Yamamoto, T. Sawada, H. Kishi, S. Kobayashi, M. Maekawa, T. Yoshikawa, E. Takaki, A. Nakai, H. Kogo, T. Fujimoto, Y. Owada.
  • 雑誌名: Glia 巻: 63 ページ: 780-794
  • DOI: 10.1002/glia.22784
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Heat shock protein 90 associates with Toll-like receptors 7/9 and mediates self-nucleic acid recognition in SLE. (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Saito, K. Kukita, G. Kutomi, K. Okuya, H. Asanuma, T. Tabeya, Y. Naishiro, M. Yamamoto, H. Takahashi, T. Torigoe, A. Nakai, Y. Shinomura, K. Hirata, N. Sato, Y. Tamura.
  • 雑誌名: European Journal of Immunology 巻: 45 ページ: 2028-2041
  • DOI: 10.1002/eji.201445293
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Retinoic acid has the potential to suppress endometriosis development. (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Yamagata, E. Takaki, M. Shinagawa, M. Okada, K. Jozaki, L. Lee, S. Sato, R. Maekawa, T. Taketani, H. Asada, H. Tamura, A. Nakai and N. Sugino.
  • 雑誌名: Journal of Ovarian Research 巻: 8 ページ: 49
  • DOI: 10.1186/s13048-015-0179-6
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Deficiency of heat shock transcription factor 1 suppresses heat stress-associated increase in slow soleus muscle mass of mice. (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Ohno, T. Egawa, S. Yokoyama, A. Nakai, T. Sugiura, Y. Ohira, T. Yoshioka, K. Goto.
  • 雑誌名: Acta Physiologica 巻: 215 ページ: 191-203
  • DOI: 10.1111/apha.12600
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] ミトコンドリアのプロテオスタシス制御 (2015)
  • 著者名/発表者名: 譚克、中井彰
  • 雑誌名: 生化学 巻: 87 ページ: 758-761
• [学会発表] タンパク質毒性ストレス応答とDNA損傷ストレス応答の接点 (2015)
  • 著者名/発表者名: 藤本充章、中井彰
  • 学会等名: 第88回日本生化学会大会・第38回日本分子生物学会大会
  • 発表場所: 神戸国際会議場、神戸
  • 年月日: 2015-12-01 – 2015-12-04
  • 招待講演
• [学会発表] 進化的アプローチによる熱ショック因子HSF1の転写関連領域の解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 瀧井良祐、藤本充章、高木栄一、譚克、中井 彰
  • 学会等名: 第88回日本生化学会大会・第38回日本分子生物学会大会
  • 発表場所: 神戸国際会議場、神戸
  • 年月日: 2015-12-01 – 2015-12-04
• [学会発表] マウス視床下部における熱ショック因子HSF4の解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 高木栄一、藤本充章、瀧井良祐、譚克、中井 彰
  • 学会等名: 第88回日本生化学会大会・第38回日本分子生物学会大会
  • 発表場所: 神戸国際会議場、神戸
  • 年月日: 2015-12-01 – 2015-12-04
• [学会発表] Pathological brain development elicited heterogenous activation of stress responsive signaling under exposure to environmental stress. (2015)
  • 著者名/発表者名: Seiji Ishii, Alexander I. Son, Meenu Rajendraprasad, Yury Morozov, Mitsuaki Fujimoto, Kristen Brennand, Akira Nakai, Valerie Mezger, Fred Gage, Masaaki Torii, Pasko Rakic, Kazue Hashimoto-Torii.
  • 学会等名: 第88回日本生化学会大会・第38回日本分子生物学会大会
  • 発表場所: 神戸国際会議場、神戸
  • 年月日: 2015-12-01 – 2015-12-04
• [学会発表] 腎虚血再灌流障害における脾臓摘出および抗TNF-α製剤の効果 (2015)
  • 著者名/発表者名: 永田雄大、中村公彦、磯山直仁、松村正文、藤川公樹、内山浩一、中井 彰、松山豪泰
  • 学会等名: 臨床ストレス応答学会
  • 発表場所: 東京農工大学、東京
  • 年月日: 2015-11-06 – 2015-11-07
• [学会発表] Heat shock response is modulated by poly(ADP-ribose) polymerases in mammalian cells. (2015)
  • 著者名/発表者名: Akira Nakai
  • 学会等名: The 7th international congress on stress response in biology and medicine
  • 発表場所: Huangshan, China
  • 年月日: 2015-09-15 – 2015-09-19
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Mitochondrial SSBP1 protects cells from proteotoxic stresses by potentiating stress-induced HSF1 transcriptional activity. (2015)
  • 著者名/発表者名: Ke Tan, Mitsuaki Fujimoto, Ryosuke Takii, Eiichi Takaki, and Akira Nakai
  • 学会等名: The 7th international congress on stress response in biology and medicine
  • 発表場所: Huangshan, China
  • 年月日: 2015-09-15 – 2015-09-19
  • 国際学会
• [図書] Heat Shock Factor (2016)
  • 著者名/発表者名: Akira Nakai
  • 総ページ数: 301
  • 出版者: Springer, Japan
• [図書] 南山堂医学大事典 (2015)
  • 著者名/発表者名: 中井 彰、他
  • 総ページ数: 3101 (1085-1085, 1879-1879)
  • 出版者: 南山堂
• [備考] 医化学研究室ホームページ
  • URL: http://ds22.cc.yamaguchi-u.ac.jp/~seika2/