Molecular hydrogen regulates gene expression by modifying the free radical chain reaction-dependent generation of oxidized phospholipid mediators. | 分子状水素はフリーラジカル連鎖反応に伴う 酸化型リン脂質中間代謝物の生成を調整することによって 遺伝子発現をコントロールする
Sci Rep. 2016 Jan 7;6:18971. doi: 10.1038/srep18971.
Molecular hydrogen regulates gene expression by modifying the free radical chain reaction-dependent generation of oxidized phospholipid mediators.
Department of Biochemistry and Cell Biology, Graduate School of Medicine, Nippon Medical School
Abstract
We previously showed that H2 acts as a novel antioxidant to protect cells against oxidative stress. Subsequently, numerous studies have indicated the potential applications of H2 in therapeutic and preventive medicine. Moreover, H2 regulates various signal transduction pathways and the expression of many genes. However, the primary targets of H2 in the signal transduction pathways are unknown. Here, we attempted to determine how H2 regulates gene expression. In a pure chemical system, H2 gas (approximately 1%, v/v) suppressed the autoxidation of linoleic acid that proceeds by a free radical chain reaction, and pure 1-palmitoyl-2-arachidonyl-sn-glycero-3-phosphocholine (PAPC), one of the major phospholipids, was autoxidized in the presence or absence of H2. H2 modified the chemical production of the autoxidized phospholipid species in the cell-free system. Exposure of cultured cells to the H2-dependently autoxidized phospholipid species reduced Ca(2+) signal transduction and mediated the expression of various genes as revealed by comprehensive microarray analysis. In the cultured cells, H2 suppressed free radical chain reaction-dependent peroxidation and recovered the increased cellular Ca(2+), resulting in the regulation of Ca(2+)-dependent gene expression. Thus, H2 might regulate gene expression via the Ca(2+) signal transduction pathway by modifying the free radical-dependent generation of oxidized phospholipid mediators.
Sci Rep. 2016 Jan 7;6:18971. doi: 10.1038/srep18971.
分子状水素はフリーラジカル連鎖反応に伴う
酸化型リン脂質中間代謝物の生成を調整することによって
遺伝子発現をコントロールする
日本医科大学大学院 医学部 生化学細胞生物学
＜要旨＞
私たちは以前、水素が抗酸化ストレスを介して細胞保護効果を発揮する新しい抗酸化物質であることを報告しました。その後、水素が治療薬や予防医療への応用が期待できることをたくさんの研究が報じています。
また、水素はさまざまなシグナル伝達経路や多くの遺伝子発現を調整することがわかっているものの、シグナル伝達に対する水素の作用点が不明のままでした。そこで私たちはどのように水素が遺伝子発現を調節するのかを調べることにしました。
Pure chemical systemにおいて、水素ガス（約1％ v/v）はフリーラジカルの連鎖反応により進行するリノレン酸の自動酸化を抑制しました。一方、主なリン脂質として知られる１-パルミトイル-2-アラキドニル-sn-グリセロ-3-ホスホコリン（PAPC）単体については、水素の存在の有無にかかわらず自動酸化されました。また、cell-free systemにおいて水素はリン脂質の自動酸化物の産生を調節しました。
水素により産生の影響を受けるリン脂質の自動酸化物を培養細胞に負荷すると、Ca(2+)シグナル伝達が減少するとともに、さまざまな遺伝子の発現が調節されました。なお、遺伝子の発現についてはマイクロアレイによる総分析で調べました。
一方培養細胞に水素を加えるとフリーラジカルの連鎖反応に伴う脂質過酸化を抑え、細胞内Ca(2+)を回復させた結果、Ca(2+)依存性遺伝子発現を調節しました。
このように水素はフリーラジカルによる酸化型リン脂質中間代謝物の産生を調節することにより、Ca(2+)シグナル伝達経路を介して、遺伝子発現を調節していることが示唆されました。
＜一言＞
水素を世間に知らしめた（？）太田先生の論文です。水素の新しいメカニズムの解明です。アブストラクトだけじゃなくて本文の方も辞書を引き引き読みましたが、細胞膜成分（油）の酸化を水素が抑えてくれることがきっかけとなって、シグナル伝達経路や遺伝子の調節を行うということらしいですね。
細胞実験の結果で低濃度（ガスとして1％）でも効果がありとのことで、なんでそんなに多くない水素でも効果があるのかちょっとずつわかってきたというところでしょうか。
