ストレス応答における転写因子群の機能解析

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申請者は、これまでに既知のHSF1、HSF2以外に新しい第3の因子HSF3を単離し、その役割を調べてきた。その結果、熱ショックストレスにおいてはHSF3がHSF1と相補的に働き、より強いストレスでHSF3が機能することが示唆された。この仮説をHSF3の遺伝子ノックアウトにより検証した。高効率にゲノムDNAの相同組み換えが起こるニワトリBリンパ球DT40細胞株を用いて、HSF3の遺伝子ノックアウトを行った。得られたHSF3欠損株は、正常の生育条件で生育することができた。HSF3欠損株の高温での熱ショック応答を各種熱ショック蛋白質のcDNAをプローベトしてノーザンブロット解析にて調べたところ、すべての熱ショック蛋白質のmRNAの誘導が著しく低下していた。この時、HSF1はDNA結合能を獲得していた。つまりHSF1はHSF3の存在下で強い活性可能を獲得できることが明らかになった。また、比較的低温のストレスでは、HSF1のDNA結合型への変化は全く認められなかった。このことはHSF1が絶対温度を感知しているのではないことを示唆しており、さらに、HSF3の活性化とHSF1の活性化の調節の機構がリンクしていることを示している。最後にHSF3欠損細胞の温熱耐性獲得を調べたところ予想どうり耐性は十分獲得できないことが分かった。このことは、HSF3が細胞のストレス下での生存に必要なことを示唆しており、温熱耐性獲得にストレス応答が必要なことを直接的に示している。第4の因子、HSF4はヒト染色体の16q21領域に存在し、その発現は筋肉組織、脳に比較的多いことが分かった。予想されるアミノ酸配列は、HSFのDNA結合能を抑制する領域が無く、構成的にDNAに結合できることが予想された。ウサギ網状赤血球ライセ-ト中で合成したHSF4は確かにストレス処理無しでDNAに結合できた。HSF4は、HSF1やHSF3の様な強い転写活性化ドメインは無く、細胞への強制発現によりむしろストレス遺伝子の発現を抑制した。以上のことはHSF4が細胞特異的にストレス遺伝子の構成的発現を抑制的に調節していることを示唆している。