2017 Fiscal Year Research-status Report
HTLV-1細胞癌化を媒介する活性酸素産生遺伝子Nox5αのシグナル伝達機構
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16K08628
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| Research Institution | University of Miyazaki |
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Principal Investigator |
鎌田 徹 宮崎大学, フロンティア科学実験総合センター, 客員研究員 (40056304)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
森下 和広 宮崎大学, 医学部, 教授 (80260321)
中畑 新吾 宮崎大学, 医学部, 講師 (80437938)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | NADPH oxidase(Nox) / 活性酸素 / 分子腫瘍学 / HTLV-1 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
HTLV-1癌化細胞の癌化過程におけるNADPH oxidases (Noxs)のレドックスシグナルの役割を検討し、以下の成果を得た。
（１）これまでの研究で、我々はHTLV-1癌化細胞株(MT1,MT2)において、Nox5alphaが
tyrosine phosphatase-1B(PTP-1B)を下流標的としていること、PTP-1Bは好気性解糖系の律速酵素pyruvate kinase 2(PKM2)と結合していることを見出していた。しかし、今回、生化学的解析したところ、PTP-1BはPKM2のtyrosine リン酸化を制御していないことがわかり、両者の相互作用には別の目的があると考えられた。(2) HTLV-1癌化細胞の増殖は、非感染細胞に比べて強いグルコース及びグルタミン要求性を示し、Nox5alphaをKOすると、その要求性が抑制されるので、Nox5alphaはこの代謝のリプログラミングを媒介すると考えられた。さらに、Nox5alphaはグルタミン代謝経路のtransaminase(GOT1：アスパラギン酸をオキサロ酢酸に転化する酵素)を活性化することでこの代謝のリプログラミングに関与することが示唆された。
これらの結果から、Nox5alphaによるPTP-1Bを介したシグナル伝達の少なくとも一部はグルコース及びグルタミン代謝を増強することによってHTLV-1癌細胞の増殖に寄与するという仮説を立てるに至った。グルタミン代謝の亢進は還元剤NADPHの産生を促すことでdamaging ROSを除去して細胞増殖に寄与することが知られているので、以上の知見は、Nox5alphaにはグルタミン代謝を介した細胞内レドックスバランスを制御し癌細胞増殖を促進するという新しい機能的役割があることを示唆したものとして興味深い。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
計画書の第一課題、「HTLV-1感染細胞におけるNox5alphaのシグナル伝達機構」に関して、2018年度の研究でNox5alphaの下流標的PTP-1Bがグルコース代謝経路のtyrosineリン酸化されたPKM2と結合することから、PTP-1BがPKM2を脱リン酸化するのではないかと仮定されたが、この作業仮説は検討の結果、否定された。しかし、Nox5alpha由来の活性酸素(ROS)シグナルの代謝への影響を分析する研究では、、このシグナルはHTLV-1癌細胞のグルコースおよびグルタミン代謝のリプログラミングを媒介することを新たに見出した。グルコースやグルタミン代謝のリプログラミングは核酸、タンパク質、脂質の合成に必要な核酸塩基、アミノ酸の供給、及び還元物質の供給を増強して癌細胞の活発な増殖を支えることが知られている。それゆえ、この発見はNox5alphaのROSシグナルが癌化過程で重要な役割を果たすことを示したものとして極めて意義がある。特に、膵癌細胞でもグルタミン代謝のnon-canonical pathwayの亢進が癌化に重要な役割を果たすことが報告されているので、今後、両者におけるNoxsの機能的役割を比較検討していきたい。以上から、おおむね順調であると考える。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後の研究計画
（１）HTLV-1癌化細胞の増殖は膵臓癌細胞と同様にグルタミン代謝のnon-canonical pathwayに依存することが示唆されたので、両者を比較検討しながら、Noxs由来のシグナリングROSによるこの代謝経路の調節機構をさらに調べる。特に、HTLV-1癌化細胞（MT1,MT2）に関しては、Nox5alphashRNAとPTP-1BshRNAウイルスベクターを導入して、Nox5alpha-PTP-1B シグナルのtransaminaseの発現レベルや、酵素活性への影響を生化学的に検討する。膵臓癌細胞に関しては発癌ドライバー遺伝子K-RasのshRNA,およびNox4shRNAウイルスベクターを導入してK-Ras-Nox4シグナルのtransaminaseへの影響を同様に調べる。我々は以前の研究でNox4が膵臓癌細胞の癌形質の維持に必要であることを明らかにしている。
（２）癌細胞の癌形質維持には細胞内レドックスバランスが重要である。このバランスには、細胞オルガネラに非特異的に障害を与えるROS(ダメージングROS)と,シグナル分子として働くROS(シグナリングROS)の産生が大きな役割を持つ。このことを考慮し、Nrf2(抗酸化システムのマスター遺伝子)によって調節されるダメージングROSとNox由来のシグナリングROSのバランスが如何にHTlV-1癌化細胞の増殖調節に寄与するかを、膵臓癌細胞と比較検討しながら追究する。
研究計画の変更。H29年度に計画していた放射性同位元素トレーサーによる解糖系の中間代謝産物のレベルの解析は、複雑性、費用の大きさの観点から現実的でないと判断しとり行わないこととする。
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| Causes of Carryover |
（理由）今年度の実験で必要になった消耗品（試薬）はすでに購入済みの分で間に合ったため物品費が若干残った。この分を次年度、必要になってくる酵素、抗体類の購入に充てたいが前もって購入しても失活していくだけなので、次年度にくりこして使用時に購入費用に充てた方が合理的と判断した。（使用計画）次年度の助成金として請求していた分と合わせて試薬の購入に充てる。
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Research Products
(2 results)
