浸透圧の認識から解読へ至る細胞内分子機構

細胞の浸透圧ストレス認識機構の分子レベルでの解明は，科学の観点からのみならず，医療・創薬の観点からも重要な課題であるが，哺乳類細胞においては未解明のままである．近年新規に同定されたASK3は，低浸透圧ストレスによって活性化し，逆に高浸透圧ストレスによって不活性化することから，哺乳類細胞の浸透圧ストレス応答において何らかの重要な役割を担っていると予想された．そこで本研究は，①高浸透圧ストレスによるASK3不活性化の制御機構を解明し，②その生理学的意義を解明すると同時に，③より一般に哺乳類細胞が高浸透圧ストレスを認識する分子機構も解明することを目的に設定した．昨年度までに，ハイコンテントゲノムワイドsiRNAスクリーニングによって得られた候補分子63個の中から，高浸透圧ストレスによるASK3不活性化において，直接のASK3不活性化分子としてPP6を同定し，NAD合成の律速酵素であるNAMPTの関与まで明らかにしていた．これまでASK3の恒常活性化体が得られておらず，上流の不活性化分子を得たことで初めてASK3不活性化の生理学的意義にアプローチすることが可能となったため，本年度は特に目的②に重点を置いた．高浸透圧ストレスによるASK3の不活性化は数分という非常に早い応答であるため，細胞が収縮してから素早く体積を回復する機構 (regulatory volume increase; RVI)について検証したところ，ASK3の不活性化はRVIに必要であることが明らかになった．よって本研究により，細胞は高浸透圧ストレスを認識し，NAD-PP6-ASK3不活性化と解読することで，RVI応答を引き起こすことが明らかになった．NADの作用点の解明や究極目標である目的③を達成するには至らなかったが，本研究をさらに発展させて行くことで達成され，新たな医療・創薬戦略へとつながることが期待される．

細胞の浸透圧ストレス認識機構の分子レベルでの解明は，科学の観点からのみならず，医療・創薬の観点からも重要な課題であるが，哺乳類細胞においては未解明のままである．近年新規に同定されたASK3は，低浸透圧ストレスによって活性化し，逆に高浸透圧ストレスによって不活性化することから，哺乳類細胞の浸透圧ストレス応答において何らかの重要な役割を担っていると予想された．そこで本研究は，①高浸透圧ストレスによるASK3不活性化の制御機構を解明し，②その生理学的意義を解明すると同時に，③より一般に哺乳類細胞が高浸透圧ストレスを認識する分子機構も解明することを目的に設定した．昨年度までに，ハイコンテントゲノムワイドsiRNAスクリーニングによって得られた候補分子63個の中から，高浸透圧ストレスによるASK3不活性化において，直接のASK3不活性化分子としてPP6を同定し，NAD合成の律速酵素であるNAMPTの関与まで明らかにしていた．これまでASK3の恒常活性化体が得られておらず，上流の不活性化分子を得たことで初めてASK3不活性化の生理学的意義にアプローチすることが可能となったため，本年度は特に目的②に重点を置いた．高浸透圧ストレスによるASK3の不活性化は数分という非常に早い応答であるため，細胞が収縮してから素早く体積を回復する機構 (regulatory volume increase; RVI)について検証したところ，ASK3の不活性化はRVIに必要であることが明らかになった．よって本研究により，細胞は高浸透圧ストレスを認識し，NAD-PP6-ASK3不活性化と解読することで，RVI応答を引き起こすことが明らかになった．NADの作用点の解明や究極目標である目的③を達成するには至らなかったが，本研究をさらに発展させて行くことで達成され，新たな医療・創薬戦略へとつながることが期待される．