細胞内における銅制御因子のクロストーク機構の解明

阐明细胞内铜调节因子的串扰机制

基本信息

批准号：
09J04232
负责人：
宮山貴光
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Showa Pharmaceutical University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2009
资助国家：
日本
起止时间：
2009 至 2010
项目状态：
已结题

项目摘要

近年、細胞内の銅濃度を制御するシャペロンやトランスポーターの存在が明らかとなり、個々の性質については解明されつつあるが、銅の制御に関わるタンパク質が細胞内でどのように協働しているかは明らかになっていない。本研究では、銅排泄に関わると想定されているCOMMD1と銅シャペロンであるCCSをRNA干渉法により抑制したときの細胞内の銅の挙動や銅関連遺伝子の応答を、高速液体クロマトグラフィー-誘導結合プラズマ質量分析法すなわちスペシエーション、分子細胞生物学的手法、そして、元素イメージングにより解析することにより、銅の制御に関わる各因子間のクロストーク機構を明らかにすることを目的とした。銅排泄に関わるとされているCOMMD1を抑制すると、細胞内の銅含有量は有意に上昇し、増加した銅は細胞質に分布していて、銅の化学形態はメタロチオネインに結合した状態で存在していた。また、COMMD1の新規機能として、銅排泄トランスポーターAtp7bの細胞内局在や安定性に重要な役割を果たしていることが示された。Ccsのノックダウンにより、細胞内の銅関連遺伝子は銅過剰の応答を示す。SOD1に銅を供給するCcsが抑制されることで細胞内の銅代謝系に銅が分布したと考えられた。しかし、Ccsの減少により細胞内銅代謝系の変動が起きているにも関わらず、SOD1の活性や発現量、銅結合量に大きな変化は見られなかった。これは、通常CcsはSOD1の活性化に必要な量より過剰に存在しており、銅制御系はSOD1の活性を優先的に保っている可能性があると示唆された。

近年来，控制细胞内铜浓度的伴侣蛋白和转运蛋白的存在已被揭示，并且它们各自的特性正在被阐明，但尚不清楚参与铜调节的蛋白质如何在细胞内协同工作。在本研究中，我们研究了当 COMMD1（被认为参与铜排泄）和 CCS（铜伴侣蛋白）被 RNA 干扰抑制时，细胞内铜的行为和铜相关基因的反应。通过分析等离子体质谱（形态）、分子细胞生物学技术和元素成像，阐明参与铜调节的因素之间的串扰机制。当已知参与铜排泄的COMMD1受到抑制时，细胞内铜含量显着增加，增加的铜分布在细胞质中，并且铜以与金属硫蛋白结合的化学形式存在。此外，COMMD1 的一个新功能在铜排泄转运蛋白 Atp7b 的细胞内定位和稳定性中发挥着重要作用。 Ccs 的敲低会导致细胞内铜相关基因对铜过量做出反应。人们认为铜是通过抑制 Ccs 分配到细胞内铜代谢系统的，Ccs 向 SOD1 提供铜。然而，尽管由于 Ccs 减少导致细胞内铜代谢系统发生变化，但 SOD1 的活性、表达水平或铜结合量没有观察到重大变化。这表明 Ccs 的存在量通常超过 SOD1 激活所需的量，并且铜调节系统可能优先维持 SOD1 活性。