酸化ストレス下における細胞死形態決定機構の解明

阐明氧化应激下细胞死亡形态的决定机制

基本信息

批准号：
21K15037
负责人：
西田卓人
金额：
$ 3万
依托单位：
University of Miyazaki
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2023-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

これまでに培養細胞であるHeLa細胞に過酸化水素を用いて酸化ストレスを与えると、その強度によって異なる細胞死が誘導される現象に関して解析を進めてきた。その結果昨年度までに細胞内のNAD+濃度、及びATP濃度が細胞死の形態を決定する上で重要な因子であること、細胞内でのNAD+、ATP濃度のダイナミクスが酸化ストレス強度によって異なっていること、細胞内におけるNAD+濃度を決める重要な分子としてPARP1が存在していることなどを見出し、論文に結果をまとめて報告を行った(Nishida et al., Cell Death Discov., 2022)。2022年度においてはさらに、小胞体とミトコンドリアの相互作用に関して解析を行った。近年、小胞体とミトコンドリアは物理的に近接した領域(MAM)が存在しており、相互にシグナル伝達をしていることが明らかになっている。また小胞体膜上に存在し、小胞体ストレスセンサーとして報告されているPERKはMAMを介したシグナル伝達を制御することでアポトーシスの誘導に関与していることや、褐色脂肪細胞においてミトコンドリアの成熟を誘導しATPの酸化的リン酸化を介したATPの産生に寄与していることが報告されている。以上のような背景からPERKのATP産生や細胞死誘導のメカニズムに関して解析を進めた。具体的には褐色脂肪細胞におけるミトコンドリア成熟にはPERKの3つのセリン残基がリン酸化されることが明らかとなっていたので、そのリン酸化メカニズムに関して解明を試みた。PERKをpull dowm MS解析した結果得られた結合候補因子の中からキナーゼを抽出し、ノックダウン実験や過剰発現の実験によりPERKをリン酸化するキナーゼの同定を試みたが、本年度内には同定に至らなかった。また期間を通して日本語の総説を2報執筆した。

迄今为止，我们一直在分析这样的现象：当使用过氧化氢对培养的HeLa细胞施加氧化应激时，根据氧化应激的强度诱导细胞死亡。结果，截至去年，我们发现细胞内 NAD+ 和 ATP 浓度是决定细胞死亡形式的重要因素，并且细胞内 NAD+ 和 ATP 浓度的动态变化取决于氧化应激的强度。 PARP1 作为决定细胞中 NAD+ 浓度的重要分子而存在，并在论文中总结了结果（Nishida et al., Cell Death Discov., 2022）。 2022年，我们进一步分析了内质网和线粒体之间的相互作用。近年来，人们已经清楚内质网和线粒体具有物理相邻区域（MAM），并且它们相互传递信号。此外，存在于内质网膜上并被报道为内质网应激传感器的PERK通过MAM控制信号转导来参与诱导细胞凋亡，并且还促进棕色脂肪细胞中的线粒体成熟。据报道，ATP 通过 ATP 的氧化磷酸化诱导并促进 ATP 的产生。基于上述背景，我们对PERK产生ATP和诱导细胞死亡的机制进行了分析。具体来说，已经发现PERK的三个丝氨酸残基在棕色脂肪细胞的线粒体成熟过程中被磷酸化，因此我们试图阐明磷酸化机制。我们从PERK的pull down MS分析结果获得的结合候选因子中提取了激酶，并试图通过敲低实验和过表达实验来鉴定磷酸化PERK的激酶，但在本年度内不可能鉴定出该激酶。但没有成功。这期间我还写了两篇日文评论文章。