Importinαの核内における新たな機能の探索と細胞核ストレス応答

寻找importinα在细胞核和核应激反应中的新功能

基本信息

批准号：
17770161
负责人：
宮本洋一
金额：
$ 2.3万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至 2006
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17770161/
关键词：
核輸送細胞核ストレス応答 Importin α

项目摘要

本研究課題は、紫外線照射などのストレスに応じて、通常、細胞質に多く局在する核移行シグナル(Nuclear Localization Signal : NLS)受容体分子importin αが、すみやかに(数分以内に)核集積することを発見したことに端を発する。Importin αはNLSと輸送担体importin βとをつなぐアダプター分子として理解され、NLSを核へ輸送した後は、核内に存在するCAS(exportin 2)と低分子量Gタンパク質Ranとの複合体の形で細胞質に戻されることが分かっている。我々は、主に核に存在するRanがストレスに応じて細胞質に遊出し、結果として核内におけるimportin α/CAS/Ranによる3者複合体の形成効率が低下することでimportin αの核内集積を誘導すうことを明らかにしてきた。さらに最近、我々はこのRanの細胞質遊出が、ストレスによる細胞内ATP量の減少が引き金となって起こることを見出した(Yasuda et al., Exp.Cell Res.,2005)。一旦、核に集積したimportin αは、Ranを過剰に供給しても細胞質に移行せず核に留まる。さらに、核内蓄積したimportin αは、DNaseI処理により遊離してくる(未発表)。これらのことは、ストレス応答的に核内に集積したimportin αがクロマチン様構造体と結合し、ゲノムの修復や機能維持、さらにはストレス応答時の転写調節などクロマチン機能に関わっていることを示唆している。そこで、本研究では、importin αが、ストレスに応じて核内に大量に移行したこと自体が、核内分子との結合を誘発し、機能の発現を導いていると想定して研究を開始した。まず、CASとの結合領域に変異をいれた点変異体を作製し、培養細胞に導入してimportin αを強制的に核内にとどめるシステムを構築した。この細胞よりRNAを抽出し、DNAマイクロアレイを用いて変動する遺伝子を網羅的に探索した結果、発現が2倍以上増加する遺伝子が2種類に対して、減少する遺伝子が60種以上も存在していた。このことは、強制的に核に局在させたimportin αが、転写抑制機構に関与している可能性を示唆している。特に興味深いことに、H2A,H2Bなどヒストンの転写量が顕著に低下していた。今後は、importin αの核内集積がヒストンの転写量減少にどのように関与しているか、そのメカニズムを明らかにしていくことで細胞核におけるストレス応答の分子機構を解明していく。

该研究主题始于发现通常在细胞质中定位的受体分子Importinα可以响应诸如紫外线照射之类的压力而迅速积累（在几分钟之内）。 Importinα被理解为一种适配器分子，将NLS与传输载体Importinβ连接起来，并在将NLS转运到核后，已知它以Cas（Exportin 2）的形式返回到细胞核（Exportin 2）的形式（Exportin 2）的形式，并将其返回到细胞核和低分子量G蛋白Ran中。我们已经表明，主要存在于核中的RAN响应应激而迁移到细胞质中，从而通过降低核中Importinα/Cas/Ran的三方形成效率，从而导致intimentα的核内积累。最近，我们发现该RAN的细胞质迁移是由压力引起的细胞内ATP含量降低引起的（Yasuda等，Exp。CellRes。，2005）。一旦进口蛋白α积累在细胞核中，即使将其提供了过量的RAN，并且仍保留在细胞核中，它也不会迁移到细胞质中。此外，DNAsei处理（未发表）释放了核中积累的Importinα。这些结果表明，以应力响应方式在核中积累的Importinα与染色质样结构结合，并参与染色质功能，例如在应激反应过程中基因组修复，功能维持和转录调控。因此，在这项研究中，我们开始研究，假设大量的进口蛋白α迁移到核中，以响应应力诱导与核分子的结合并导致功能的表达。首先，在与CAS结合区域中使用突变产生了一个点突变体，并引入培养细胞中以强行保留核中的Importinα。从这些细胞中提取RNA，并全面搜索使用DNA微阵列波动的基因，并发现有60多个基因表达降低，而两种类型的基因表达增加了双倍倍。这表明被迫定位于核的Importinα可能与转录抑制机制有关。特别有趣的是，H2A和H2B等组蛋白转录的量显着降低。将来，我们将阐明进口蛋白α如何参与组蛋白转录体积的减少的机制，从而阐明细胞核中应激反应的分子机制。