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細胞シミュレーションによるTNF及びTRAILシグナル伝達の細胞死誘導機構の解明

通过细胞模拟阐明TNF和TRAIL信号传导的细胞死亡诱导机制

基本信息

批准号：
11J06222
负责人：
林謙太郎
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Keio University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2011
资助国家：
日本
起止时间：
2011 至 2013
项目状态：
已结题

项目摘要

悪性腫瘍や自己免疫疾患に代表される諸疾患の応答を制御し、コントロールする誘導する事は、現在の分子標的薬の開発にむけた大きな課題である。その対象として、免疫機構で大きな役割を果たすサイトカインであるTNF (Tumor-Necrosis-Factor)やTRAIL (TNF-Related-Apoptosis-Inducing-Ligand)は、非常に注目されている。私達はこれまで、TNFを用いて線維芽細胞を刺激した際の、細胞内のシグナル伝達分子の挙動と遺伝子発現を同時に観察するシミュレーションモデルを作成した。こちらのシミュレーションモデルは、摂動応答理論をもとに作成されたモデルで、こちらのアプローチをTNFのシグナル伝達に応用し、ウェスタンブロットから得られた実験データを用いて、これらのデータに定量的に合致するモデルを作成した。さらに遺伝子レベルの発現を解析するため、モデルの拡張を行った。先行研究において、マイクロアレイ解析からTNFの刺激によって高発現する遺伝子が約180存在し、その遺伝子群を時系列発現パターンによってクラスタリングした所、発現のピークが0.5h, 2h, そして12hと大きく分けて3つに分類できる事が報告された(0.5h : Group1,2h : Group2,12h : Group3)。この現象は、mRNAの3'UTRに存在するAU配列の存在量によって誘導されるmRNA decayのバランスによって分類される事も報告された(Shengli et al. 2009)。しかしながら、これらのデータとシミュレーションモデルを用いて数理解析した結果、発現のピークが12hとなる遺伝子群については、TNFによる一次応答する遺伝子群とオートクラインが誘導する2次応答による遺伝子群が存在する事に起因する現象であるという結果を得た。次に、発現のピークが最も遅い遺伝子群について調査した結果、関節リウマチの原因の一つであるmmp (Matrix metalloproteinase)遺伝子が含まれている事がわかった。次にこのmmp遺伝子の発現を抑えるために、どのシグナル伝達分子の働きを抑制する必要があるのかについて、シミュレーションモデルを用いて解析を行った。得られたモデルの中の全ての分子をIn silicoノックアウト(KO)し、その影響を調べた。その結果、RIP1をノックダウンすることで、mmp遺伝子発現が最も抑制される事が示唆された。mmp遺伝子以外にも免疫疾患に大きく関わるVcam-1やIL-6などの遺伝子も制御される事も予測した。これらの結果を踏まえて、我々は独自にqPCRを用いて検証実験を行った。今回の実験では、Murine embryonic fibroblast (MEF)と3T3細胞を使用し、RIPの発現抑制には、その抑制剤であるNecrostatin-1 (Nec-1)を使用した。その結果、我々が予測したように、Group1-3の免疫疾患に大きく関わる遺伝子群の発現抑制に成功した。

The development of molecular targets is a major issue in the control, induction and treatment of autoimmune diseases. TNF (Tumor-Necrosis-Factor) and TRAIL (TNF-Related-Apoptosis-Inducing-Ligand) are very important to the immune system. When TNF is used to stimulate cells, the activity and expression of TNF molecules in cells are simultaneously observed. In addition to the above, the author also pointed out that it is necessary to establish a comprehensive mechanism for the determination of the amount of TNF. This article analyzes the occurrence of the virus and the behavior of the virus In the first study, there were about 180 TNF stimulants, and the time series of TNF stimulants was reported (0.5h: Group 1, 2h: Group 2, 1,2h: Group 3). This phenomenon is reported in the classification of mRNA decays and the presence of AU alignment in mRNA 3 'UTR (Shengli et al. 2009). The results of mathematical analysis show that the occurrence of the first response of the first response of the second response of the first response of the first response of the second response of the second response of the first response of the second response of the third response of the third response of the second response of the third response of the fourth response of the third response of the third response of The results of investigation and the causes of joint failure are as follows: MMP (Matrix metalloproteinase) gene is contained in the event of failure. In order to suppress the occurrence of this mmp gene, it is necessary to analyze the occurrence of this mmp gene All the molecules in the solution were modified in silico. As a result, RIP 1 can be used to detect the presence of the mmp. Mmp virus infection control system is widely used in the detection of Vcam-1 and IL-6 virus. The results of this investigation were verified by qPCR alone. In the present study, Murine embryonic fibroblast (MEF) and 3T3 cells were used to inhibit RIP development and Necrostatin-1 (Nec-1) was used to inhibit RIP development. The results showed that the immune system of group 1 - 3 was successfully inhibited.