Hypoxia inducible factorによる細胞接着の亢進機序の解明

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15590263
• Research Institution: Aichi Cancer Center Research Institute
• Principal Investigator: 神奈木 玲児 愛知県がんセンター, 分子病態学部, 部長 (80161389)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 田口 修 愛知県がんセンター, 分子病態学部, 室長 (00142167) ; 金森 審子 愛知県がんセンター, 分子病態学部, 研究員 (00261173) ; 八尾村 多佳朗 愛知県がんセンター, 分子病態学部, リサーチレジデント
• Keywords: 低酸素 / 転写因子 / 細胞接着分子 / 遺伝子発現誘導 / セレクチン / インテグリン / シンデカン / DNAアレイ

Research Abstract

細胞接着が多くの疾患の病態生理に深く関連していることはよく知られている。我々はこれまで悪性細胞の細胞接着分子の機能亢進とその機序を検索してきたが、その過程で最近低酸素刺激が血管内皮への細胞接着を強く促進することを見いだした。また、低酸素刺激が細胞接着に深く関連したいくつかの遺伝子の転写を誘導することをも見いだした。この背景には低酸素刺激で誘導される転写因子hypoxia ihducible factor (HIF)の働きがあると考えられる。低酸素刺激による細胞応答の変化は、がんだけではなく、広く糖尿病、腎疾患、動脈硬化、虚血性脳および心疾患や臓器移植をはじめとする外科手術など血管に関連する多くの疾患において病態生理の根幹のひとつとなっている。血管内皮の細胞接着もまだこれらの疾患と深い関連性がある。そこで本研究では、とくに転写因子HIFによる細胞接着関連遺伝子の転写調節に焦点をあてつつ、低酸素刺激で誘導される細胞接着能の亢進の機序を検索した。ヒト細胞株を低酸素下で培養し、正常酸素濃度下で培養したものと細胞接着関連遺伝子の転写変化をDNA microarray(理研にて利用)およびComparative RT-PCR法を用いて調査した。その結果、フコース転移酵素およびシアル酸転移酵素の特定のアイソザイム、および糖ヌクレオチドトランスポーターの一部の遺伝子発現が低酸素により誘導されることが判明した。また、セレクチンファミリー以外の細胞接着関連分子についても、インテグリンのうちα5-インテグリン遺伝子発現が低酸素により誘導され、α5-インテグリンと同じくフィブロネクチンへの接着に深く関与するシンデカン分子ファミリーのうち、とくにシンデカン-4遺伝子の発現が低酸素により誘導されることが見いだされた。これらの遺伝子発現誘導は、転写因子hypoxia inducible factor (HIF)のドミナントネガティブ体の遺伝子導入によって抑制されたので、直接あるいは間接に少なくともHIFの下流で誘導が起こっていると考えられる。次年度はこのHIFの関与する機構を解析する。

Research Products

• [Publications] Koike, T, Kannagi, R.et al.: "Hypoxia induces adhesion molecules on cancer cells-a missing link between Warburg effect and induction of selectin ligand carbohydrates"Proc.Natl.Acad.Sci.USA. (印刷中).
• [Publications] Kannagi, R.et al.: "Carbohydrate-mediated cell adhesion in cancer metastasis and angiogenesis"Cancer Sci.. (印刷中).
• [Publications] Kannagi, R.et al.: "Molecular mechanism for cancer-associated induction of sialyl Lewis X and sialyl Lewis A expression-the Warburg effect revisited"Glycoconjugate J.. (印刷中).
• [Publications] Hamada, T., Kannagi, R.et al.: "NMR structure elucidation of cyclic sialyl 6-sulfo Lewis x, a biologically dormant form of L-selectin ligand"Tetrahedron Lett.. 44. 1167-1170 (2003)
• [Publications] Hiraiwa, N., Yabuta, T., Kannagi, R.et al.: "Transactivation of the fucosyltransferase VII gene by human T-cell leukemia virus type 1 tax through a variant cAMP-responsive element"Blood. 101. 3615-3621 (2003)
• [Publications] Tsuchida, A., Kannagi, R.et al.: "Synthesis of disialyl Lewis a structure in colon cancer cell lines by a sialyltransferase ST6GalNAc VI responsible for the synthesis of α-series gangliosides"J.Biol.Chem.. 278. 22787-22794 (2003)
• [Publications] Kannagi, R.et al.: "Carbohydrate-based Drug Discovery, Chapter 30,Carbohydrate-based treatment of cancer metastasis"Wiley-VCH Verlag GmbH & Co.,Weinheim, Germany. 947(803-829) (2003)