2017 Fiscal Year Annual Research Report
Molecular mechanism for toxic effect of methylmercury
| Project/Area Number |
15H05714
|
|---|
| Research Institution | Tohoku University |
|---|
Principal Investigator |
永沼 章 東北大学, 薬学研究科, 名誉教授 (80155952)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
黄 基旭 東北大学, 薬学研究科, 准教授 (00344680)
外山 喬士 東北大学, 薬学研究科, 助教 (50720918)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2015-05-29 – 2020-03-31
|
| Keywords | メチル水銀 / トキシコロジー / 転写調節 / シグナル伝達 / オートクライン |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
我々は網羅的スクリーニングによってメチル水銀毒性増強作用を有する細胞内因子として転写因子様蛋白質tmRT1を同定し、メチル水銀によってtmRT1を介して合成誘導され細胞外に放出されるTNF-αなどの細胞障害性因子が細胞毒性を発揮していることを明らかにした。本研究はこの現象の機構解明を目的としている。
昨年度の研究によって、tmRT1がTNF-α遺伝子の転写開始点から上流-1161から-1125の領域に結合することによってTNF-α発現誘導に関与していることが示唆されたが、本年度はさらに-1146から-1140の7bpまでに絞り込むことができた。さらに、RelBを構成因子とする転写因子NF-κBもtmRT1と同様にメチル水銀によるTNFαの発現誘導に関与することを見出し、このRelBはTNFα遺伝子の転写開始点上流-1158から-1148の領域に結合する可能性が示唆された。一方、昨年度にtmRT1と結合する蛋白質として同定したHSPA1BおよびXRCC6に加えて、本年度はhistone H2B（コアヒストン）およびnuclear mitotic apparatus protein 1 (NuMA1: マイクロチューブ結合蛋白質)を同定することに成功した。XRCC6、HSP1A1およびhistone H2BはtmRT1の機能を負に制御する因子であり、逆にNuMA1はtmRT1の機能を正に制御する因子であることも判明した。細胞外に放出されたTNFαはTNF受容体と結合することによってシグナル伝達を介してメチル水銀毒性を増強する。このシグナル伝達にアポトーシスやネクロプトーシスの誘導に関わるRIP1がtmRT1と同一経路で作用して、メチル水銀毒性を増強していることも明らかとなった。なお、昨年度作製したtmRT1ヘテロ欠損マウスからホモ欠損マウスの作製にも成功した。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度は、tmRT1が結合するTNF-α遺伝子プロモーター領域を-1146から-1140の7bpまで絞り込むことに成功し、さらにRelBを構成因子とする転写因子NF-κBもtmRT1と同様にメチル水銀によるTNFαの発現誘導に関与することを見出し、このRelBはTNFα遺伝子の転写開始点上流-1158から-1148の領域に結合する可能性が示された。隣接する異なる領域に２つの転写因子が結合してTNFαの発現を誘導するというユニークな現象は、分子生物学的にも興味深い。また、tmRT1と結合する蛋白質としてhistone H2BおよびNuMA1を新たに同定し、昨年同定したHSPA1BおよびXRCC6とhistone H2BはtmRT1の機能を負に制御するのに対して、NuMA1はtmRT1の機能を正に制御する因子であることが判明した。この事実は、TNFα発現誘導におけるtmRT1とこれら結合蛋白質との関係および作用機構がかなり複雑であることを示唆しているが、本研究の新しい方向性を示す貴重な知見である。さらに、細胞外に放出されたTNFαによるTNF受容体を介したシグナル伝達にアポトーシスやネクロプトーシスの誘導に関わるRIP1がtmRT1と同一経路で作用して、メチル水銀毒性を増強していることも明らかとなり、シグナル伝達機構もかなり絞られてきた。以上のように今後本研究を推進していくうえで貴重な知見を得ることができたことから、本研究は計画に従って「概ね順調に進展している」と判断できる。
|
| Strategy for Future Research Activity |
本年度の研究内容をさらに発展させて、以下のように、機構解明研究を進める。
１．メチル水銀によるtmRT1の活性化機構の解明：一昨年度の研究によって、tmRT1はその構造中の100番システインにメチル水銀が結合することによって活性化される可能性が示唆された。そこで、tmRT1へのメチル水銀の直接的な結合とその様式、およびその結合がtmRT1活性に与える影響を、リコンビナントtmRT1および100番システイン変異tmRT1を導入したtmRT1欠損細胞を用いて検討する。
２．メチル水銀によるtmRT1を介したTNFα発現誘導機構の解明：（１）tmRT1はTNFα遺伝子の転写開始点上流-1146から-1140の領域に結合してその発現を誘導していることが明らかになった。一方、RelBを構成因子とする転写因子NF-κBもtmRT1と同様にメチル水銀によるTNFαの発現誘導に関与することを見出し、このRelBはTNFα遺伝子の転写開始点上流-1158から-1148の領域に結合する可能性が示唆された。そこで、メチル水銀によるTNFαの発現誘導におけるtmRT1とRelBとの関係について詳細に検討する。（２）tmRT1結合蛋白質を複数同定した。これら結合蛋白質のメチル水銀によるtmRT1との結合促進または解離がTNFαの発現誘導に果たす役割を細胞生物学的に詳細に検討する。
３．TNFαによるメチル水銀毒性増強機構の解明：細胞外に放出されたTNFαはTNF受容体と結合することによってシグナル伝達を介してメチル水銀毒性を増強する。このシグナル伝達にアポトーシスやネクロプトーシスの誘導に関わるRIP1がtmRT1と同一経路で作用して、メチル水銀毒性を増強していることを明らかにしている。そこで、TNFαとTNF受容体との結合と、その下流におけるRIP1を介した細胞死誘導について詳細に検討する。
|
Research Products
(33 results)
