天然テルペノイド標的分子の究明とその機能解析

天然萜类目标分子的研究及其功能分析

• 批准号: 10J03355
• 负责人: 大西 康太
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2010
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2010 至 2012
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-10J03355/
• 关键词: zerumbone; プロテアソーム; オートファジー; タンパク質品質管理機構; ホルミシス; タンパク質修飾; heat shock protein; 植物二次代謝産物; 変性ストレス; 抗炎症作用; 分子生物学; xenohormesis; 標的分子; テルペノイド; 分子シャペロン

ハナショウガ由来の抗発がん性テルペノイドであるzerumbone(ZER)は、生体タンパク質に対する非選択的な求電子付加反応を介し、培養細胞やラット肝臓において、タンパク質修復因子である分子シャペロンの発現を増加させる。一般的に、生体タンパク質の恒常性は、タンパク質修復系だけでなく、ユビキチン―プロテアソーム系(UPS)及びオートファジー(AP)から成る分解系により維持されている。そこで、ZERがこれらタンパク質分解系を活性化させる可能性を検証した。以下に、平成24年度における研究実施状況を述べる。まず、ZERのタンパク質変性能を評価した。Hepalclc7マウス肝臓がん細胞を本物質で処理したところ、変性タンパク質に対するユビキチンリガーゼCHIP依存的にタンパク質のユビキチン化が促進した。また、ZER処理による細胞内凝集タンパク質の増加を認めた。以上の結果から、ZERが生体タンパク質に対して変性ストレスを与える可能性が示唆された。続いて、ZERがUPS及びAPを活性化する可能性について検証した。Hepalclc7をZERで処理することにより、プロテアソーム構成因子β5の発現が誘導された。これに伴い、プロテアソームのプロテアーゼ活性が有意に増強した。一方、ZERはAPのマーカー分子であるLC3-IIを誘導した。PCRarrayを用いて計84種のAP関連遺伝子の発現を評価したところ、ZERのp62に対する顕著な誘導活性を見出した。p62は、異常タンパク質に対する選択的APの誘導に重要な分子である。内因性脂質過酸化物4-hydroxy-2-nonenal(HNE)によるタンパク質修飾及び細胞毒性は、細胞をZERで前処理することにより有意に緩和されたが、本細胞保護作用はp62のノックダウンによりほぼ完全に消失した。以上の結果から、ZERはタンパク質修復系だけでなく、分解系をも活性化させることが明らかとなった。平成23、24年度において見出したZERによるタンパク質品質管理機構の活性化作用は、本物質により引き起こされたタンパク質ストレスに対する適応応答(ホルミシス)であると考えている。

Zerumbone (ZER) 是一种从生姜中提取的抗癌萜类化合物，通过与生物蛋白质的非选择性亲电加成反应，增加培养细胞和大鼠肝脏中分子伴侣、蛋白质修复因子的表达。一般来说，生物体中的蛋白质稳态不仅由蛋白质修复系统维持，还由泛素蛋白酶体系统（UPS）和自噬（AP）组成的降解系统维持。因此，我们研究了 ZER 激活这些蛋白水解系统的可能性。 2012年度的研究实施状况如下。首先，我们评估了ZER的蛋白质变性能力。当用这种物质处理 Hepalclc7 小鼠肝癌细胞时，蛋白质泛素化以依赖于 CHIP（一种变性蛋白质的泛素连接酶）的方式得到促进。我们还观察到 ZER 处理导致细胞内聚集蛋白增加。上述结果表明ZER可能对生物蛋白产生变性应激。接下来我们验证了ZER激活UPS和AP的可能性。用 ZER 处理 Hepalclc7 诱导蛋白酶体成分 β5 的表达。与此同时，蛋白酶体的蛋白酶活性显着增强。另一方面，ZER诱导AP的标记分子LC3-II。当我们使用PCRarray评估总共84个AP相关基因的表达时，我们发现ZER对p62有显着的诱导活性。 p62 是诱导针对异常蛋白的选择性 AP 的重要分子。用 ZER 预处理细胞可显着减轻由内源性脂质过氧化物 4-羟基-2-壬烯醛 (HNE) 引起的蛋白质修饰和细胞毒性，但这种细胞保护作用因 p62 的敲低而受到抑制，几乎完全消失。上述结果表明，ZER不仅激活蛋白质修复系统，还激活蛋白质降解系统。我们认为，我们在2011年和2011年发现的ZER对蛋白质质量控​​制机制的激活是对该物质引起的蛋白质应激的适应性反应（毒物兴奋效应）。

项目成果

適度なケミカルストレスによる生体防御機構の強化

通过适度的化学应激加强生物防御机制

• 发表时间: 2012
• 作者: 村上 明;大西康太
• 通讯作者: 大西康太

ファイトケミカルによるタンパク質変性作用の究明

植物化学物质对蛋白质变性作用的研究

• 发表时间: 2012
• 作者: 関原隆泰;兵藤哲雄;慈道大介;Akira Murakami;森勇太;Akira Murakami;関原隆泰;森勇太;中畑恵利奈
• 通讯作者: 中畑恵利奈

Zerumbone increases thermoresistance in mouse hepatocytes and nematodes

Zerumbone 增加小鼠肝细胞和线虫的耐热性

• 发表时间: 2011
• 作者: 関原隆泰;兵藤哲雄;慈道大介;Akira Murakami;森勇太;Akira Murakami;関原隆泰;森勇太;中畑恵利奈;関原隆泰;大西康太;村上明;関原隆泰;Erina Nakahata
• 通讯作者: Erina Nakahata

Mechanisms underlying food functionality via molecular chaperones : Chemical training hypothesis

通过分子伴侣实现食品功能的机制：化学训练假说

• 发表时间: 2011
• 作者: 森田 将平;照屋 輝一郎;江藤 博;吉田 年宏;白畑 實隆;A. Murakami and K. Ohnishi
• 通讯作者: A. Murakami and K. Ohnishi

タンパク質シャペロンに着眼したxenohormesisの検証

以蛋白质伴侣为重点的异种效应验证

• 发表时间: 2010
• 作者: Ozaki T.;Nishiyama M.;Kuzuyama T.;村上明
• 通讯作者: 村上明