ヒト癌におけるMTH1発現亢進の意義の解明とMTH1の発現・機能抑制法の開発

阐明人类癌症中 MTH1 表达增加的重要性并开发抑制 MTH1 表达和功能的方法

• 批准号: 15025257
• 负责人: 中別府 雄作
• 金额: $ 3.78万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-15025257/
• 关键词: 8-oxo-dGTP; 2-OH-dATP; MTH1; ミトコンドリア機能障害; 酸化プリンヌクレオシド三リン酸; 酸化ストレス; ピクノーシス; siRNA

8-oxo-dGTPや2-OH-dATP)などの酸化プリンヌクレオシド三リン酸分解活性を有するMTH1の細胞保護効果について解析した.MTH1欠損マウス由来胎児線維芽細胞(MEF)株を樹立し,H_2O_2負荷後の変化を解析したところ,MTH1欠損MEFは,核の強い凝集(ピクノーシス)とミトコンドリア内への電子密度の高い異常な構造体の蓄積を特徴とする形態変化を伴って,H_2O_2に対して高い感受性で細胞機能障害および細胞死に陥った.この細胞死はポリ(ADP-リボース)ポリメラーゼおよびカスパーゼに非依存性であった.HPLC-MS/MSおよび蛍光免疫染色による解析から,MTH1欠損MEFではH_2O_2負荷により核およびミトコンドリアDNAへ8-oxoGが継続的に蓄積することが明らかになった.H_2O_2によりMTH1欠損MEFに観察されたこれら総ての変化は,ヒトMTH1(hMTH1)を発現させることにより効率よく抑制された.一方,8-oxo-dGTP分解活性あるいは2-OH-dATP分解活性を選択的に喪失したhMTH1(W117Y, D119A)変異体蛋白質の発現では,いずれも野生型hMTH1に比較して低いレベルではあるが,これらH_2O_2による変化が抑制された.以上の結果より,hMTH1は8-oxo-dGTPや2-OH-dATPを含む酸化プリンヌクレオチドを分解することで,細胞をH_2O_2による機能障害や細胞死から保護する機能を有し,その保護効果の一部はミトコンドリア機能障害の抑制に起因することが示唆された。ヒト腫瘍組織においては悪性度の高いがん組織ほど8-oxoGなどの酸化塩基の蓄積が亢進し,さらにMTH1の発現が著しく亢進している。がん細胞は常に亢進した酸化ストレスに曝されゲノムの酸化等の障害を被っているが,悪性度の高いがんではMTH1の発現亢進により細胞死を誘発する酸化ヌクレオチドを分解,排除することにより,生存し増殖を維持していることが示された.さらに,MTH1の発現抑制を目的としてsiRNAおよびその発現ベクターを構築し,ヒト癌細胞で効率良くMTH1の発現を抑制する系を確立した。

我们分析了 MTH1 的细胞保护作用，MTH1 具有降解氧化型嘌呤核苷三磷酸（如 8-oxo-dGTP 和 2-OH-dATP）的活性。我们建立了 MTH1 缺陷的小鼠胚胎成纤维细胞（MEF）细胞系，并使用H_2O_2 当我们分析加载后的变化时，我们发现M TH1 缺陷的 MEF 对 H_2O_2 高度敏感，表现出细胞功能障碍和细胞死亡，其形态学变化的特征是细胞核强烈聚集（固缩）和线粒体内异常电子致密结构的积累。这种细胞死亡是由聚（ADP-）引起的。核糖） HPLC-MS/MS 和荧光免疫染色分析表明，在 MTH1 缺陷的 MEF 中加载 H_2O_2 后，8-oxoG 不断在核和线粒体 DNA 中积累。在 MTH1 缺陷型 MEF 中观察到的所有这些变化均通过选择性丢失人类 MTH1 (hMTH1) 得到有效抑制 (W117Y, D119A) 当表达突变蛋白时，这些H_2O_2诱导的变化受到抑制，尽管其水平低于野生型hMTH1。从上述结果来看，hMTH1以8-oxo-dGTP和2-OH-表达有人提出，包括dATP在内的氧化嘌呤核苷酸具有保护细胞免受H_2O_2引起的功能损伤和细胞死亡的作用，这种保护作用的部分原因在于抑制线粒体功能障碍。在人体肿瘤组织中，癌组织恶性程度越高，8-oxoG等氧化碱基积累越多，MTH1的表达也显着增加。癌细胞不断暴露在增加的氧化应激下，遭受基因组氧化等损伤，但在高度恶性的癌症中，MTH1表达的增加会分解并消除诱导细胞死亡的氧化核苷酸。此外，我们为此构建了siRNA及其表达载体。抑制MTH1表达，并建立了有效抑制人类癌细胞中MTH1表达的系统。

项目成果

Russo, M., M.Blasi, F.Chiera, P.Fortini, P.Degan, P.Macpherson, M.Furuichi, Y.Nakabeppu, P.Karran, G.Aquilina, M.Bignami.: "The Oxidized Deoxynucleoside Triphosphate Pool Is a Significant Contributor to Genetic Instability in Mismatch Repair-Deficient Cel

Russo, M., M.Blasi, F.Chiera, P.Fortini, P.Degan, P.Macpherson, M.Furuichi, Y.Nakabeppu, P.Karran, G.Aquilina, M.Bignami.：“氧化脱氧核苷

Nakabeppu, Y., D.Tsuchimoto, A.Ichinoe, M.Ohno, Y.ide, S.Hirano, D.Yoshimura, Y.Tominaga, M.Furuichi, K.Sakumi.: "Biological Significance of the Defense Mechanisms against Oxidative Damage in Nucleic Acids Caused by Reactive Oxygen Species"Annals of New Y

Nakabeppu，Y.，D.Tsuchimoto，A.Ichinoe，M.Ohno，Y.ide，S.Hirano，D.Yoshimura，Y.Tominaga，M.Furuichi，K.Sakumi.：“防御机制的生物学意义

Yoshimura, D., K.Sakumi, M.Ohno, Y.Sakai, M.Furuichi, S.Iwai, Y.Nakabeppu.: "An oxidized purine nucleoside triphosphatase, MTH1 suppresses cell death caused by oxidative stress."Journal of Biological Chemistry. 278. 38121-38124 (2003)

Yoshimura, D.、K.Sakumi、M.Ohno、Y.Sakai、M.Furuichi、S.Iwai、Y.Nakabeppu.：“MTH1 是一种氧化嘌呤核苷三磷酸酶，可抑制氧化应激引起的细胞死亡。”生物杂志

Kimura, Y., S.Oda, A.Egashira, Y.Kakeji, H.Baba, Y.Nakabeppu, Y.Maehara.: "A variant form of hMTH1, a human homologue of mutT E.coli muator gene, correlates with somatic mutation in p53 tumour suppressor gene in gastric cancer patients."Journal of Medical

Kimura, Y., S.Oda, A.Egashira, Y.Kakeji, H.Baba, Y.Nakabeppu, Y.Maehara.：“hMTH1 的一种变体形式，是 mutT 大肠杆菌突变基因的人类同源物，与

Iida, T., A.Furuta, Y.Nakabeppu, T.Iwaki.: "Defense mechanism to oxidative DNA damage in glial cells."Neuropathology. (印刷中). (2004)

Iida, T., A.Furuta, Y.Nakabeppu, T.Iwaki.：“神经胶质细胞氧化 DNA 损伤的防御机制。”神经病理学（2004 年出版）。