2015 Fiscal Year Annual Research Report
酸素受容・活性化に伴うリガンドシグナルの生成と制御
| Project Area | Oxygen biology: a new criterion for integrated understanding of life |
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26111011
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
内田 浩二 名古屋大学, 生命農学研究科, 教授 (40203533)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
西田 基宏 大学共同利用機関法人自然科学研究機構(岡崎共通研究施設), その他部局等, 教授 (90342641)
居原 秀 大阪府立大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (60254447)
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| Project Period (FY) |
2014-07-10 – 2019-03-31
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| Keywords | 活性酸素種 / ケミカルバイオロジー / タンパク質修飾 / リモデリング / レドックス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
1. LC-ESI-MS/MSを用いた生体内酸化修飾分子の網羅的解析：昨年度までに確立したタンパク質付加体の網羅的解析により、新しい生体内酸化修飾としてタンパク質ピロール化を発見した。LC-ESI-MS/MSを用いたピロールリジンの定量解析法を確立し、動物およびヒト血清からの検出・定量に成功した。特に、動脈硬化症モデル動物（アポE欠損マウス）血清において著明な増加が観察され、疾患との関連性が示唆された。さらに、酸化リポタンパク質において顕著な生成が見られたことから、脂質過酸化反応の関与が示唆される。また、ピロールリジンの相互作用する分子としてアポリポタンパク質Eを同定した。
2. 酸素活性化を起源とするタンパク質酸化修飾による生体防御応答機構の解析：植物性小分子酸素センサーであるEGCGによるタンパク質の酸化的脱アミノ化反応において、不安定中間体であるアミノ化EGCGの検出・定量に成功し、反応の全体像を確立した。また別の酸素センサーであるピロロキノリンキノン (PQQ) に関する研究では、その結合標的分子である乳酸デヒドロゲナーゼA (LDH-A)に結合したPQQが自動酸化を介してNADHを酸化し、ピルビン酸産生を促進するという新規の酵素反応制御機構を明らかにした。
3. タンパク質酸化修飾を基軸にした修復・再生応答機構の解明：昨年度までに、修復・再生応答の一つとして、マクロファージにおけるシクロオキシゲナーゼ-2 (COX-2)誘導を指標にした血管修復・再生に関与する血清分子の探索・同定を行い、ヒト血清アルブミン(HSA)を同定した。本年度は、さらにHSAに関する解析を進め、高脂血症患者血清中に高濃度のCOX-2誘導活性を示す異常HSAが存在し、その本体がホモシステイン化HSAであることを明らかにした。
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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
質量分析装置を用いた安定同位体希釈法によるピロールリジンの定量法を確立し、動物およびヒト由来血清におけるピロールリジンの定量に成功した。特に、動脈硬化症モデル動物（アポE欠損マウス）由来血清において著明な増加が観察され、疾患との関連性が示唆されたことは意義深い。さらに、血中タンパク質の中でも特に酸化リポタンパク質において顕著にピロールリジンが検出されたことから、その生成には脂質過酸化反応が関与している可能性が示唆された。さらに、ピロールリジンと相互作用する血清タンパク質としてアポリポタンパク質Eを同定したことは、酸素生物学における新たな発見と考えられる。
EGCGによるタンパク質の酸化的脱アミノ化反応における不安定中間体であるアミノ化EGCGの検出・定量に成功した。また、乳酸デヒドロゲナーゼAに結合したピロロキノリンキノン (PQQ)が自動酸化を介してNADHを酸化し、ピルビン酸産生を促進するという新規の酵素反応制御機構を明らかにしており、成果として評価できる。
さらに、高脂血症患者血清中に、COX-2誘導活性を示す異常HSAが存在し、その本体がホモシステイン化HSAであることを明らかにしており、今後さらなる成果が期待される。
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| Strategy for Future Research Activity |
ピロールリジンと相互作用するアポリポタンパク質Eによる制御機構の解明は、ピロールリジンの生理的・病理的意義の解明をする上で必須なものであると考えられるため、さらに詳細な解析を行う。また、酸素受容に関与する生体内低分子化合物として特にイミダゾール化合物に注目し、解析を進める予定である。あわせて、植物性小分子酸素センサーとしてのポリフェノール類に焦点を当てて、タンパク質修飾に伴う自然抗体エピトープの生成について検討を行う。
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[Journal Article] Elastin modification by 4-hydroxynonenal in hairless mice exposed to UV-A. Role in photoaging and actinic elastosis2015
Author(s)
Larroque-Cardoso, P., Camaré, C., Nadal-WollboldF., Grazide, M. H., Pucelle, M., Garoby-Salom, S., Bogdanowicz, P., Josse, G., Schmitt, A. M., Uchida, K., Zarkovic, K., Salvayre, R., and Nègre-Salvayre, A.
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Journal Title
J. Invest. Dermatol.
Volume: 135
Pages: 1873-1881
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Abnormal myofiber morphology and limb dysfunction in claudication2015
Author(s)
Koutakis, P., Myers, S. A., Cluff, K., Ha, D. M., Haynatzki, G., McComb, R. D., Uchida, K., Miserlis, D., Papoutsi, E., Johanning, J. M., Casale, G. P., and Pipinos, I. I.
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Journal Title
J. Surg. Res.
Volume: 196
Pages: 172-179
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Generation of adducts of 4-hydroxy-2-nonenal with heat shock 60kDa protein 1 in human promyelocytic HL-60 and monocytic THP-1 cell lines2015
Author(s)
Arcaro, A., Daga, M., Paolo Cetrangolo, G., Ciamporcero, E., Lepore, A., Pizzimenti, A., Petrella, C., Graf, M., Uchida, U., Mamone, G., Ferranti, P., Julian Ames, R., Palumbo, G., BarreraG., and Gentile, F.
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Journal Title
Oxid Med. Cell. Longev.
Volume: 2015
Pages: -
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Reactive Sulfur Species-Mediated Activation of the Keap1-Nrf2 Pathway by 1,2-Naphthoquinone through Sulfenic Acids Formation under Oxidative Stress2015
Author(s)
Shinkai Y, Abiko Y, Ida T, Miura T, Kakehashi H, Ishii I, Nishida M, Sawa T, Akaike T, Kumagai Y.
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Journal Title
Chem Res Toxicol.
Volume: 28(5)
Pages: 838-847
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Measurement of glucose uptake in cultured cells2015
Author(s)
Yamamoto, N., Ueda-Wakagi, M., Sato, T., Kawasaki, K., Sawada, K., Kawabata, K., Akagawa, M., Ashida, H.
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Journal Title
Curr. Protoc. Pharmacol.
Volume: 71
Pages: 1-12
DOI
Peer Reviewed
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