悪性腫瘍の増殖を支えるGTP生合成律速酵素の酸化ストレス耐性化機構の解析

がん細胞では、高い増殖活性を維持する代償として、活性酸素種(ROS)の産生が高まっている。これに対しがん細胞では、代謝のリプログラミングなどにより、様々なROSに対する耐性機構を獲得している。神経膠芽腫・グリオブラストーマ (GBM)は、ROSによって効果を為す放射線に高い抵抗性を持つことが問題となっている。GBMにROS耐性をもたらすメカニズムは不明な点が多い。本研究では、GBMがROSに耐性を持つ要因を、GTP合成の制御機構に着目して明らかにすることを目的としている。GTP合成の律速酵素であるIMPDHには、IMPDH1, IMPDH2の2つのアイソタイプが存在する。先行研究より、IMPDH1はH2O2添加によって顕著に活性が阻害される一方で、IMPDH2はH2O2に耐性を持つことが示されている。この分子機構に、システイン残基を介した酸化修飾が関与していると考え、研究を進めている。本年度はIMPDH1, 2それぞれの酸化修飾を受けるシステイン残基をプロテオーム解析によって同定した。リコンビナントIMPDH1, 2それぞれにおいて、複数の酸化修飾システイン残基を同定した、その中で、IMPDH1特異的なシステイン残基であるCys327は、IMPDH2に対応するアミノ酸残基に置換することにより、ROSへの感受性が部分的に相補されることを見出した。また、IMPDH2に同定された酸化修飾を受けるシステイン残基の一つが、IMPDH2の酵素活性に重要な役割を持つことも明らかになった。以上より、IMPDH1, 2それぞれがアイソタイプ間で異なる酸化修飾を受けることが示唆された。

がん細胞では、高い増殖活性を維持する代償として、活性酸素種(ROS)の産生が高まっている。これに対しがん細胞では、代謝のリプログラミングなどにより、様々なROSに対する耐性機構を獲得している。神経膠芽腫・グリオブラストーマ (GBM)は、ROSによって効果を為す放射線に高い抵抗性を持つことが問題となっている。GBMにROS耐性をもたらすメカニズムは不明な点が多い。本研究では、GBMがROSに耐性を持つ要因を、GTP合成の制御機構に着目して明らかにすることを目的としている。GTP合成の律速酵素であるIMPDHには、IMPDH1, IMPDH2の2つのアイソタイプが存在する。先行研究より、IMPDH1はH2O2添加によって顕著に活性が阻害される一方で、IMPDH2はH2O2に耐性を持つことが示されている。この分子機構に、システイン残基を介した酸化修飾が関与していると考え、研究を進めている。本年度はIMPDH1, 2それぞれの酸化修飾を受けるシステイン残基をプロテオーム解析によって同定した。リコンビナントIMPDH1, 2それぞれにおいて、複数の酸化修飾システイン残基を同定した、その中で、IMPDH1特異的なシステイン残基であるCys327は、IMPDH2に対応するアミノ酸残基に置換することにより、ROSへの感受性が部分的に相補されることを見出した。また、IMPDH2に同定された酸化修飾を受けるシステイン残基の一つが、IMPDH2の酵素活性に重要な役割を持つことも明らかになった。以上より、IMPDH1, 2それぞれがアイソタイプ間で異なる酸化修飾を受けることが示唆された。