正常ヒト線維芽細胞における温熱ストレスに応答するヒートショックタンパク質Aファミリー分子の遺伝子発現解析  [in Japanese] Gene Expression Analysis of Heat Shock Protein A Family Members Responsive to Hyperthermic Treatments in Normal Human Fibroblastic Cells  [in Japanese]

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Author(s)

    • 柚木 達也 YUNOKI TATSUYA
    • 富山大学大学院医薬学研究部・放射線基礎医学 Department of Radiological Sciences, Graduate School of Medicine and Pharmaceutical Sciences, University of Toyama
    • 刈谷 文子 KARIYA AYAKO
    • 富山大学大学院医薬学研究部・放射線基礎医学 Department of Radiological Sciences, Graduate School of Medicine and Pharmaceutical Sciences, University of Toyama
    • 近藤 隆 KONDO TAKASHI
    • 富山大学大学院医薬学研究部・放射線基礎医学 Department of Radiological Sciences, Graduate School of Medicine and Pharmaceutical Sciences, University of Toyama
    • 林 篤志 HAYASHI ATSUSHI
    • 富山大学大学院医薬学研究部・眼科学講座 Department of Ophthalmology, Graduate school of Medicine and Pharmaceutical Sciences, University of Toyama
    • 田渕 圭章 TABUCHI YOSHIAKI
    • 富山大学生命科学先端研究センター・遺伝子実験施設 Division of Molecular Genetics Research, Life Science Research Center, and Graduate School of Medicine and Pharmaceutical Sciences, University of Toyama

Abstract

ヒートショックタンパク質A (HSPA) ファミリーは, 少なくとも13の異なる遺伝子からなる. 本研究において, 我々は正常ヒト線維芽 (NHF) 細胞のHSPAファミリー分子の遺伝子発現に対する温熱ストレスの効果を検討した. 4種類のNHF細胞Hs68, OUMS-36, NTI-4とKDに対して, 41°C のマイルドハイパーサーミア (MHT) または43°Cのハイパーサーミア (HT) をそれぞれ30分間負荷し, 続いて37°Cで1または24時間培養した. 細胞へのHTの負荷により有意に細胞死が誘導されたが, MHT負荷ではその誘導は観察されなかった. 定量的リアルタイムポリメラーゼ連鎖反応を用いた検討により, MHTやHTを負荷した細胞において, HSPAファミリー遺伝子の中でHSPA1A, HSPA1B, HSPA1L, HSPA4, HSPA4L, HSPA5とHSPA6の遺伝子発現レベルが有意に上昇することが示され, これらの上昇はMHTよりもHT負荷でより顕著であった. なお, 今回初めて, 我々は温熱ストレスによるHSPA4遺伝子の発現上昇を検出した. また, これらの変化は4種類の全てのNHF細胞で同様に観察された. 一方, 他のHSPAファミリー遺伝子HSPA2, HSPA8, HSPA9, HSPA12A, HSPA13とHSPA14の遺伝子発現は, 温熱ストレスの影響を受けなかった. これらの結果から, HSPA1A, HSPA1B, HSPA1L, HSPA4, HSPA4L, HSPA5とHSPA6は温熱誘導型のHSPAファミリー遺伝子であり, 残りの遺伝子は, 構成型 (温熱非誘導型) HSPA遺伝子であることが示された. また, 37°Cの非ストレス条件下では, 誘導型遺伝子の発現よりも構成型遺伝子の発現が大部分を占めることを確認した. 今回我々は, 4種類のNHF細胞を用いて温熱ストレスに応答するHSPAファミリー分子の遺伝子発現パターンを明らかにした. これらの結果は, 正常細胞におけるMHTやHTの影響を分子レベルで理解するための重要な基礎情報になると考えられる.

Heat shock protein A (HSPA) family members consist of at least 13 genes. We studied the effects of heat stress on the gene expression of HSPA family members in normal human fibroblastic (NHF) cells. Four NHF cell lines, Hs68, OUMS-36, NTI-4, and KD, were treated with mild hyperthermia (MHT) at 41°C for 30 min or hyperthermia (HT) at 43°C for 30 min, followed by culturing for 1 or 24 h at 37°C. Treatment of cells with HT significantly induced cell death, whereas this change was not observed in cells treated with MHT. Real-time quantitative polymerase chain reaction demonstrated that the expression levels of HSPA1A, HSPA1B, HSPA1L, HSPA4, HSPA4L, HSPA5 and HSPA6 were significantly elevated in the cells treated with MHT and HT, and the HT treatment was more effective than the MHT treatment. This report is the first to describe an increase in HSPA4 expression by heat treatment. These alterations were observed in all four NHF cell lines in the same way. On the other hand, neither MHT nor HT affected the expression levels of HSPA2, HSPA8, HSPA9, HSPA12A, HSPA13 and HSPA14. These results demonstrated that HSPA1A, HSPA1B, HSPA1L, HSPA4, HSPA4L, HSPA5 and HSPA6 were heat-inducible HSPA genes, but the remaining HSPA family members were constitutive (not heat-inducible) HSPA genes. Under the non-heated condition at 37°C, the expression levels of constitutive HSPA genes were higher than those of heat-inducible HSPA genes. In conclusion, the gene expression patterns of HSPA family members responsive to heat stresses in NHF cells were identified. These results may provide a basis for understanding the molecular mechanisms of MHT and HT in normal cells.

Journal

  • Thermal Medicine

    Thermal Medicine 28(4), 73-85, 2012

    Japanese Society for Thermal Medicine

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