細胞老化誘導に関わる酸化ストレス発生の分子機構の解明と関連microRNAの同定

モデル動物の長寿変異体あるいは短命変異体は、酸化ストレスに対して抵抗性あるいは感受性を示すことから、寿命の長短と老化は酸化ストレスに依存する可能性が示唆されている。脊椎動物においても、また昆虫においても細胞内で活性酸素種(ROS)の増加と抗酸化能力の低下が酸化ストレスとなり細胞老化が誘導される。Myoglianin(Myo)遺伝子を欠損したコオロギは寿命が延長される（未発表データ）ことから、本研究では長寿モデルとしてMyoノックアウト(KO)コオロギを用いてROSレベルの制御と細胞老化誘導の分子機構解明を目指している。Myo KO個体と野生型のコオロギ幼虫からRNAを抽出し、2群間比較によるトランスクリプトーム解析(RNA-Seq)を行い、ROS産生とその代謝に関連する因子に着目してMyoの標的候補因子を探索した。その結果、ROSを分解する抗酸化酵素GPXとCATの発現上昇が認められた。そこで、GPXとCATのクローニングを行い、RNA干渉(RNAi)により個々の遺伝子に対する機能阻害を行った結果、いずれも急速に生存率が低下し、約70%の平均寿命短縮が見られた。さらに、長寿命となるMyo KO個体を用いた解析でも、同様の寿命短縮効果が見られた。一方、RNA-Seq 解析の結果から、ROSの産生酵素であるNoxとDuoxの発現が減少しており、RNAiによる機能解析を試みたが寿命に影響は見られない結果となった。NoxとDuoxは、計7種類のホモログが機能していることから、複数同時のRNAiや実施時期などを今後検討する必要がある。RNA-Seq解析からMyoの標的因子にROS産生酵素と抗酸化酵素が含まれており、MyoはROSの生産と分解の両方に機能してROSレベルを制御している可能性が示唆された。

モデル動物の長寿変異体あるいは短命変異体は、酸化ストレスに対して抵抗性あるいは感受性を示すことから、寿命の長短と老化は酸化ストレスに依存する可能性が示唆されている。脊椎動物においても、また昆虫においても細胞内で活性酸素種(ROS)の増加と抗酸化能力の低下が酸化ストレスとなり細胞老化が誘導される。Myoglianin(Myo)遺伝子を欠損したコオロギは寿命が延長される（未発表データ）ことから、本研究では長寿モデルとしてMyoノックアウト(KO)コオロギを用いてROSレベルの制御と細胞老化誘導の分子機構解明を目指している。Myo KO個体と野生型のコオロギ幼虫からRNAを抽出し、2群間比較によるトランスクリプトーム解析(RNA-Seq)を行い、ROS産生とその代謝に関連する因子に着目してMyoの標的候補因子を探索した。その結果、ROSを分解する抗酸化酵素GPXとCATの発現上昇が認められた。そこで、GPXとCATのクローニングを行い、RNA干渉(RNAi)により個々の遺伝子に対する機能阻害を行った結果、いずれも急速に生存率が低下し、約70%の平均寿命短縮が見られた。さらに、長寿命となるMyo KO個体を用いた解析でも、同様の寿命短縮効果が見られた。一方、RNA-Seq 解析の結果から、ROSの産生酵素であるNoxとDuoxの発現が減少しており、RNAiによる機能解析を試みたが寿命に影響は見られない結果となった。NoxとDuoxは、計7種類のホモログが機能していることから、複数同時のRNAiや実施時期などを今後検討する必要がある。RNA-Seq解析からMyoの標的因子にROS産生酵素と抗酸化酵素が含まれており、MyoはROSの生産と分解の両方に機能してROSレベルを制御している可能性が示唆された。