低酸素/低栄養のmTOR・AMPKを介したDNA修復制御による放射線抵抗性の解明

缺氧/营养不良时 mTOR/AMPK 介导的 DNA 修复控制阐明放射抗性

• 批准号: 17K16416
• 负责人: 村田 泰彦
• 金额: $ 2.41万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2017
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2017-04-01 至 2019-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-17K16416/
• 关键词: DNA-PKcs; 低栄養状態; 低酸素状態; DNA2重鎖切断修復; 放射線感受性; GOLPH3; ゴルジ体; Akt; ATM; AMPK; mTOR; 放射線抵抗性; 低栄養; 低酸素

臨床的には放射線抵抗性である低酸素細胞は必ず低栄養状態にある。低酸素による放射線抵抗性の機序は未だに曖昧であり、低栄養状態が放射線感受性に影響を与える可能性が考えられる。研究代表者はこれまで低酸素および低栄養状態の放射線抵抗性にDNA2重鎖切断修復酵素ATM が関与する可能性を明らかにしてきた。今回、ATMと同じPI3K-related protein kinasesに属するDNA-PKcsに着目した。DNA-PKcsは低酸素状態において活性化し、放射線感受性に関与することが示唆されている。しかし低栄養状態が及ぼすDNA-PKcsへの影響は不明である。研究代表者は複数の癌細胞株を用い、低栄養処理をしたところ、全ての細胞株においてDNA-PKcsおよび細胞質での既知の機能として報告のあるゴルジ体膜タンパク質GOLPH3の活性化が認められた。この結果はDNA-PKcs欠損細胞では認められなかった。次に低栄養処理された神経膠芽腫細胞の細胞質および核分画サンプルを解析した。両分画において低栄養処理後、DNA-PKcsは活性化されたが、DNA損傷マーカーH2AXの活性化は認められなかった。次にAkt阻害剤およびAkt siRNAを用い、低栄養処理によるDNA-PKcsおよびGOLPH3の活性化への影響を検討した。結果、DNA-PKcsおよびGOLPH3の活性化の抑制がそれぞれ確認された。低栄養状態におけるGOLPH3の活性化に伴うゴルジ体の断片化もAkt阻害剤によって抑制された。これらの結果は、低栄養状態においてAktを介してDNA2重鎖切断と独立に生じたDNA-PKcs活性化がGOLPH3を活性化し、ゴルジ体の形態まで制御することを初めて明らかにした重要な発見である。今後、この機序の更なる解明によって低栄養状態における放射線抵抗性の原因の新たな理解に繋がる未来が期待される。

Clinical radiation resistance is the cause of hypoacidity. The mechanism of radiation resistance of hypoacidity is not clear, and the effect of radiation sensitivity of hypoacidity is possible. The study's representatives have raised the possibility that DNA2 double-lock repair enzyme ATM may be involved in radiation resistance to hypoacidity and hypotrophy. Now, ATM and PI3K-related protein kinases belong to DNA-PKcs. DNA-PKcs are activated in a low acid state, and are associated with radiation sensitivity. The effects of low maintenance and low DNA-PKCs are unknown. The researchers reported on the activation of GOLPH3 in a number of cancer cell lines treated with low temperature and in whole cell lines with known functions of DNA-PKcs and cytoplasm. DNA-PKcs are damaged cells. The analysis of cytosol and nuclear components of glioma cells after hypotrophic treatment DNA-PKcs and DNA damage were observed after incubation. To investigate the effects of Akt inhibitor and Akt siRNA on the activation of DNA-PKcs and GOLPH3 in medium and low maintenance treatments. Results: The inhibition of DNA-PKcs and GOLPH3 activation was confirmed. The activation of GOLPH3 in the hypotrophic state is accompanied by the fragmentation of the body and the inhibition of Akt. As a result, the hypotrophic state of Akt mediated DNA2 double-lock cleavage and independent generation of DNA-PKcs activation, GOLPH3 activation, and morphological control of the body are important. The new understanding of the causes of radiation resistance in the hypotrophic state is expected in the future.

项目成果

低酸素および低栄養状態のヒト線維芽細胞におけるAMPKによる放射線抵抗性の増加

AMPK 增加缺氧和营养不良的人成纤维细胞的放射抗性

• 发表时间: 2017
• 作者: 村田泰彦;橋本拓磨;志賀壮一郎;武田一也;細井義夫
• 通讯作者: 細井義夫

Severe hypoxia increases expression of ATM and DNA-PKcs and it increases their activities through Src and AMPK signaling pathways

• DOI: 10.1016/j.bbrc.2018.09.068
• 发表时间: 2018-10-20
• 期刊: BIOCHEMICAL AND BIOPHYSICAL RESEARCH COMMUNICATIONS
• 影响因子: 3.1
• 作者: Hashimoto, Takuma;Murata, Yasuhiko;Hosoi, Yoshio
• 通讯作者: Hosoi, Yoshio

低栄養状態で活性化されたDNA-PKcsは、MST1を制御する

营养不良下激活的 DNA-PKcs 调节 MST1

• 发表时间: 2018
• 作者: 志賀壮一郎;村田泰彦;橋本拓磨;漆原佑介;細井義夫
• 通讯作者: 細井義夫

低栄養状態において活性化されたDNA-PKcsによるゴルジ体膜タンパク質GOLPH3の制御

营养不良下激活的DNA-PKcs对高尔基体膜蛋白GOLPH3的调节

• 发表时间: 2018
• 作者: 村田 泰彦;橋本 拓磨;漆原 佑介;志賀 壮一郎;細井 義夫
• 通讯作者: 細井 義夫

低栄養状態はDNA-PKcsを活性化し、ゴルジ体膜タンパク質GOLPH3を制御する

营养不良激活 DNA-PKcs 并调节高尔基体膜蛋白 GOLPH3

• 发表时间: 2018
• 作者: 村田泰彦;橋本拓磨;漆原佑介;志賀壮一郎;細井義夫
• 通讯作者: 細井義夫