O結合グリコシル化制御に基づくサルコペニアの新規治療法開発
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22K19754
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 59:Sports sciences, physical education, health sciences, and related fields
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
絹川 真太郎 九州大学, 医学研究院, 准教授 (60399871)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
松島 将士 九州大学, 医学研究院, 助教 (80552869)
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| Project Period (FY) |
2022-06-30 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
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| Keywords | サルコペニア / 翻訳語修飾 / O結合グリコシル化 / 健康寿命 / 翻訳後修飾 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究は、『加齢における骨格筋萎縮の進展にタンパク合成や分解に関わる種々のタンパクのO-GLcNAc化修飾が重要な役割を果たしている』という仮説を立て、O-GlcNAc化の制御による骨格筋萎縮の予防・治療法を開発することを目的とする。骨格筋が生体の代謝の中心であることに注目し、その代謝産物による翻訳後修飾であり、リン酸化と競合的に働くO-GlcNAc化修飾に着目した点が、本研究の新規性である。本研究では、これまで注目されていなかったO-GlcNAc化修飾に注目して、加齢における骨格筋萎縮にO-GlcNAc化修飾が重要な役割を果たしているのではないか、という学術的に根本的な疑問の解決に挑戦する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は加齢における骨格筋萎縮の進展にタンパク合成や分解に関わる種々のタンパクのO-GlcNAc化修飾が重要な役割を果たしていることを明らかにすることであった。まず、加齢マウス（3-18か月齢）から骨格筋を取り出し、実験を行った。12か月齢ころより、骨格筋萎縮（骨格筋重量減少、骨格筋細胞径縮小）が観察され、18か月齢では有意に骨格筋萎縮が起こった。タンパク合成系の鍵分子であるAktのリン酸化が低下し、同時にmTORのリン酸化も減少した。一方、分解系のユビキチンリガーゼであるAtroginやMurfタンパクは増加した。O-GlcNAc化は骨格筋抽出タンパク全体では、１２か月齢ころから増加する傾向があり、１８か月では有意に増加した。しかしながら、分子量毎にO-GlcNAc化の増減に違いがあった。現在、O-GlcNAc化修飾を受けたタンパクを質量分析法で解し、O-GLcNAc化が増減したタンパクを同定中である。O-GlcNAc化制御機構であるヘキソサミン生合成経路の評価では、骨格筋におけるGFAT1やGFAT2が増加したが、この結果は骨格筋抽出タンパク全体でのO-GLcNAc化増加と一致した。
次に、C2C12骨格筋培養細胞を用いて、骨格筋萎縮とO-GlcNAc化修飾との関連を検討した。GFAT抑制薬である6-Diazo-5-oxo-L-norleucin（DON）をC2C12培養細胞に添加したところ、O-GlcNAc化は増加した。この時、Aktのリン酸化は低下し、AtroginやMurFタンパクは増加した。この実験において、C2C12培養細胞の形態変化（細胞径の縮小）が観察されるかどうかを解析中である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
初年度はおおむね当初計画の予定通りの進捗状況であった。当初予定であった萎縮モデルにおいて質量分析によるO-GlcNAc化修飾を受けるタンパクの同定が未決定であるが、すでに解析中である。
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| Strategy for Future Research Activity |
2年目は次の２点を明らかにする。まず、O-GlcNAc化制御による骨格筋萎縮に対する効果を検証する。12か月齢マウスへGFAT（ヘキソサミン生合成経路の律速酵素）抑制薬であるDONを3か月間投与する。また、OGAの抑制薬であるO-(2-acetamido-2-deoxy-D-gludopyranosylidene) amino-N-pheylcarbamate（PUGNAc）を3か月間投与する。これらの薬剤の骨格筋に対する作用を検証する。次に、新規特異的O-GlcNAc化制御薬のスクリーニングと治療効果を検証する。C2C12培養細胞に蛍光標識した抗O-GlcNAc抗体を投与し、蛍光強度を測定することにより、O-GlcNAc化検出アッセイを確立する。創薬等先端医術支援基盤プラットフォームを活用し、約1200種類の既存薬剤ライブラリを用いてO-GlcNAc化を抑制する薬剤をスクリーニングする。さらに、これまでに明らかとなった骨格筋萎縮と関連するタンパクのO-GlcNAc化を抑制する薬剤をスクリーニングする。同定された薬剤を用いて、加齢における骨格筋萎縮に対する効果を検証する。
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Report
(1 results)
Research Products
(6 results)
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[Journal Article] Succinyl-CoA-based energy metabolism dysfunction in chronic heart failure2022
Author(s)
Takada Shingo、Maekawa Satoshi、Furihata Takaaki、Kakutani Naoya、Setoyama Daiki、Ueda Koji、Nambu Hideo、Hagiwara Hikaru、Handa Haruka、Fumoto Yoshizuki、Hata Soichiro、Masunaga Tomoka、Fukushima Arata、Yokota Takashi、Kang Dongchon、Kinugawa Shintaro、Sabe Hisataka
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Journal Title
Proceedings of the National Academy of Sciences
Volume: 119
Issue: 41
Pages: 1-9
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access
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