2015 Fiscal Year Research-status Report
SUMO化修飾を介した虚血耐性形成の分子機構解明 -冬眠動物を用いたアプローチ-
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15K07986
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| Research Institution | Fukuyama University |
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Principal Investigator |
渡邊 正知 福山大学, 薬学部, 准教授 (30306203)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
田村 豊 福山大学, 薬学部, 教授 (30217202)
門田 麻由子 福山大学, 薬学部, 助手 (10389075)
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| Project Period (FY) |
2015-10-21 – 2019-03-31
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| Keywords | SUMO化修飾 / 冬眠 / 虚血耐性 / 体温 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、自然の虚血耐性モデルと考えられている冬眠動物を用い、神経保護作用が示唆されている small ubiquitin-related modifiers (SUMO) 化修飾に着目し、虚血耐性形成の分子メカニズムを解明することを目的としている。
ゴールデンハムスターを寒冷・短日周期環境下（外気温5℃、明期/暗期：8時間/16時間）で1ヶ月以上飼育すると、冬眠が誘発される。そこで、コントロール群、1ヶ月寒冷・短日周期環境下で飼育した寒冷曝露群、冬眠群を用い、SUMO化およびユビキチン化修飾レベルに関して検討した。本年度は、以下を明らかにした。
①寒冷曝露群においてSUMO-2/3化修飾レベルの亢進が認められた。このことは、虚血耐性形成プロセスにおける SUMO-2/3化修飾の関与を示唆する。一方、SUMO-1化やユビキチン化修飾レベルに関しては、顕著な変化は認められなかった。
②冬眠時には、体温調節中枢の視床下部をはじめ海馬や小脳において、SUMO-2/3化修飾レベルが数倍にも増加した。さらに、薬理学的検討を行ったところ、冬眠時のSUMO-2/3化修飾レベルの増加は、体温の低下レベルに比例することが明らかとなった。一方、SUMO-1化やユビキチン化修飾レベルに関しては、顕著な変化は認められなかった。
③寒冷曝露群および冬眠群でSUMO-2/3化修飾を受ける標的分子は、いずれも核内に局在し、イムノブロット上同じ分子量を示すことが明らかとなった。
以上より、冬眠の虚血耐性形成機構や体温制御機構において、SUMO-2/3化修飾レベルの増加を伴う標的分子の関与が示された。
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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
本年度は、三つの目標を掲げた。
「冬眠時の体温制御機構におけるSUMO化修飾の関与の証明」に関しては、薬理学的な解析を含め当初の目標にほぼ達した。
一方、「冬眠時に誘導されるSUMO化修飾タンパク質の同定に必要な実験条件の設定」に関しては、①環境要因、②体温との関連性、③脳部位特異性、④細胞内局在を明らかにすることができ、こちらもほぼ当初の目標に達することができた。しかし、残念ながらこれまでのところ標的分子の同定にはいたっていない。
また、「冬眠時の体温制御に関わる新たな分子の探索」を行った。その結果、ボンベシン様ペプチドが、冬眠導入時の体温低下を特異的に制御していることが明らかとなった。
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度の成果を生かし、寒冷曝露時や冬眠時にSUMO2/3化修飾を受ける標的分子を同定する。これまでに、抗SUMO2/3抗体を用いた免疫沈降により標的分子の分離には成功しているものの、分子同定に至るほどの純度と濃度を精製する事ができていない。そこでSeizeXやSUMO-Qaptureなど様々なプロテオミクス技術を駆使し、まずは標的分子群の同定を試みる。
また、冬眠動物におけるSUMO化/脱SUMO化の制御機構を解明する。①SUMO化修飾酵素群の活性、②脱SUMO化酵素の活性、③各酵素群の発現制御機構をそれぞれ特徴づけ、寒冷曝露時および冬眠時のSUMO-2/3化修飾レベルの亢進メカニズムを明らかにする。
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