心血管病発症危険因子ホモシステインの新規作用機序の解明

• Project/Area Number: 15J03367
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Biological pharmacy
• Research Institution: Keio University
• Principal Investigator: 鎌田 祥太郎 慶應義塾大学, 薬学研究科, 特別研究員(DC2)
• Project Period (FY): 2015-04-24 – 2017-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2016)
• Budget Amount: ¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000); Fiscal Year 2016: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2015: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
• Keywords: PPARα / Homocysteine

Outline of Annual Research Achievements

ホモシステイン(Hcy)の血中濃度上昇は心血管病発症の独立危険因子として広く認識されているが、その機序の詳細については未だ不明である。私は、Hcy代謝酵素であるCystathionine β-synthase(CBS)の遺伝子欠損マウス（遺伝病ホモシスチン尿症モデル）の肝臓(脂肪肝)を解析し、脂質代謝の主要制御転写因子であるPeroxisome proliferator-activated receptor alpha(PPARα)の活性低下を見出した。さらにTR-FRET及びSPRアッセイにより、Hcy二量体であるホモシスチンがPPARαタンパク質に直接相互作用し活性阻害することを確認した。そこで本年度は、ヒトPPARαタンパクとホモシスチンの結晶構造解析を目指した。
前年度に山梨大・大山拓次准教授(共同研究者)の協力を得てヒトPPARαリガンド結合部位(LBD)の高純度精製法を確立できたため、その活性確認(TR-FRET及びSPRアッセイ)と、リガンドとの共結晶化の条件検討を行った。種々の結晶化検討の末、hPPARα-LBD/ホモシスチン共結晶が得られ、播磨SPring-8のビームラインにてX線回折データを取得した。そして、現在までにPDB登録されているPPARα－リガンド結晶18種の最高分解能1.75Åを大きく上回る最高1.28Åの高分解能データの取得に成功した。その解析の結果、ホモシスチンはhPPARα-LBDの特定のCys残基にHcyとして共有結合することが明らかとなった。脂質性Mediatorが内因リガンドと想定されるPPARαのアミノ酸修飾による活性制御の報告例はかつてない。今後、この修飾がPPARαの機能制御(活性抑制)に繋がるか調べていく。
以上の研究により、Hcyの新規作用点としてPPARαを提案した。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Rapid 2D DIGE proteomic analysis of mouse liver (2017)
  • Author(s): Kamata S, Ishii I.
  • Journal Title: Methods in Molecular Biology, Difference Gel Electrophoresis-Methods and Protocols. Volume: 印刷中
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Blockade of Sphingosine 1-Phosphate Receptor 2 Signaling Attenuates High-Fat Diet-Induced Adipocyte Hypertrophy and Systemic Glucose Intolerance in Mice (2016)
  • Author(s): Kitada Y, Kajita K, Taguchi K, Mori I, Yamauchi M, Ikeda T, Kawashima M, Asano M, Kajita T, Ishizuka T, Banno Y, Kojima I, Chun J, Kamata S, Ishii I, Morita H.
  • Journal Title: Endocrinology Volume: 印刷中 Issue: 5 Pages: 1839-1851
  • DOI: 10.1210/en.2015-1768
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Protective effects of hydrogen sulfide anions against acetaminophen-induced hepatotoxicity in mice (2015)
  • Author(s): Ishii I, Kamata S, Hagiya Y, Abiko Y, Kasahara T, Kumagai Y.
  • Journal Title: The Journal of Toxicological Sciences Volume: 40 Issue: 6 Pages: 837-841
  • DOI: 10.2131/jts.40.837
  • NAID: 130005108870
  • ISSN: 0388-1350, 1880-3989
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Formation of Sulfur Adducts of N-Acetyl-p-benzoquinoneimine, an Electrophilic Metabolite of Acetaminophen in Vivo: Participation of Reactive Persulfides. (2015)
  • Author(s): Abiko Y., Ishii I., Kamata S., Tsuchiya Y., Watanabe Y., Ihara H., Akaike T., Kumagai Y.
  • Journal Title: Chem. Res. Toxicol. Volume: 28 Issue: 9 Pages: 1796-1802
  • DOI: 10.1021/acs.chemrestox.5b00245
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] 2D DIGE proteomic analysis highlights delayed postnatal repression of α-fetoprotein expression in homocystinuria model mice. (2015)
  • Author(s): Kamata S, Akahoshi N, Ishii I.
  • Journal Title: FEBS Open Bio Volume: 5 Issue: 1 Pages: 535-541
  • DOI: 10.1016/j.fob.2015.06.008
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Differential adaptive responses to 1- or 2-day fasting in various mouse tissues revealed by quantitative PCR analysis. (2015)
  • Author(s): Yamamoto J, Kamata S, Miura A, Nagata T, Kainuma R, Ishii I.
  • Journal Title: FEBS Open Bio. Volume: 5 Issue: 1 Pages: 357-368
  • DOI: 10.1016/j.fob.2015.04.012
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Hyperhomocysteinemia abrogates fasting-induced cardioprotection against ischemia/reperfusion by limiting bioavailability of hydrogen sulfide anions. (2015)
  • Author(s): Nakano S, Ishii I, Shinmura K, Tamaki K, Hishiki T, Akahoshi N, Ida T, Nakanishi T, Kamata S, Kumagai Y, Akaike T, Fukuda K, Sano M, Suematsu M.
  • Journal Title: J Mol Med (Berl). Volume: 印刷中 Issue: 8 Pages: 879-889
  • DOI: 10.1007/s00109-015-1271-5
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] Dietary deprivation of each amino acid induces altered systemic adaptive responses in mice (2016)
  • Author(s): Shotaro Kamata, Junya Yamamoto, Kenta Kamijo, Takahito Ochiai, Tamako Morita, Yurika Yoshitomi, Yoshifumi Hagiya, Masashi Kubota, Rika Ohkubo, Katsuhito Karube, Tadashi Kasahara and Isao Ishii
  • Organizer: 第16回日本NO学会
  • Place of Presentation: 仙台国際センター(宮城県仙台市)
• [Presentation] Dietary deprivation of each essential amino acid induces differential systemic adaptive responses in mice (2016)
  • Author(s): Shotaro Kamata, Junya Yamamoto, Katsuhito Karube, Rika Ohkubo, Tadashi Kasahara, and Isao Ishii
  • Organizer: Experimental Biology 2016
  • Place of Presentation: San Diego Convention Center (San Diego, California, USA)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 絶食によるマウス臓器タンパク質リモデリングの網羅的プロテオーム解析 (2015)
  • Author(s): 鎌田 祥太郎
  • Organizer: 第88回生化学会
  • Place of Presentation: 神戸ポートアイランド (兵庫県神戸市)
  • Year and Date: 2015-12-02
• [Presentation] 短期絶食によるマウス全身性応答１（臓器別遺伝子発現変化） (2015)
  • Author(s): 鎌田 祥太郎
  • Organizer: 第59回日本薬学会関東支部大会
  • Place of Presentation: 日本大学薬学部 (千葉県船橋市)
  • Year and Date: 2015-09-12
• [Presentation] 高ホモシステイン血症マウスにおける血中α-fetoprotein蓄積 (2015)
  • Author(s): 鎌田 祥太郎
  • Organizer: 第16回Pharmaco-Hematologyシンポジウム
  • Place of Presentation: 日本薬学会 長井記念ホール (東京都渋谷区)
  • Year and Date: 2015-06-13