2017 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 / 虚血耐性 / 再灌流障害 / 冬眠 / BCAO / 体温 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
昨年までに、自然の虚血耐性モデルと考えられている冬眠ハムスターにおいて、体温低下レベルに依存して脳内SUMO-2/3化修飾レベルが著しく増加することを見出した。そこで本年は、その役割と制御機構に関して次の検討を行った。
① SUMO2/3化修飾は、虚血再灌流時の神経保護作用を制御することが示唆されている。そこで、虚血耐性モデル（冬眠）におけるSUMO2/3化修飾の役割を明らかにするために、両側総頸動脈一過性閉塞(BCAO)による再灌流障害モデルと比較検討した。BCAO負荷後、一過性のSUMO2/3化修飾亢進が認められた。また再灌流後に誘導されるSUMO2/3化シグナルは、いずれも冬眠時に誘導されるシグナルと一致した。これらの結果から、両モデルでは同様のSUMO2/3化修飾分子群を介した神経保護作用が働いていることが示唆された。
② 体温低下に伴うSUMO2/3化修飾レベルの増加が、冬眠動物特有の現象なのかを明らかにするために、非冬眠動物のマウスを用い検討した。マウスに低体温を誘導したところ、SUMO2/3化修飾の亢進が認められた。これらの結果から、非冬眠動物でもSUMO2/3化修飾を伴う神経保護作用を人工的に賦活化できる可能性が示唆された。
③ 体温低下に伴うSUMO2/3化修飾レベルの亢進メカニズムを明らかにするために、SUMO化/脱SUMO化活性を検討した。Rhodamine-SUMO2を用いたin vitro SUMO化修飾反応では、冬眠時に認められるSUMO化修飾が再現できなかった。一方、SUMO-AMCを用いたin vitro 脱SUMO化アッセイでは、コントロールと冬眠群に有意な差は認められなかった。これらの結果から、体温低下に伴うSUMO2/3化修飾の亢進には、生体内のSUMO化関連分子群の相互作用や細胞内の局在が重要な役割を担っていることが示唆された。
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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、「冬眠時に誘導されるSUMO2/3修飾の役割」「体温低下に伴うSUMO2/3化修飾の普遍性」「体温低下に伴うSUMO化/脱SUMO化の制御機構」さらに「体温制御に関わる新たな分子」などの解明を目標とした。
「冬眠時に誘導されるSUMO2/3修飾の役割」に関しては、虚血再灌流障害モデルとの比較検討により、冬眠時に誘導されるSUMO2/3修飾は神経保護作用を制御していることが示唆された。
「体温低下に伴うSUMO2/3化修飾の普遍性」に関しては、非冬眠動物にて検討することによりその普遍性を証明した。
また、昨年に引き続き「体温低下に伴うSUMO化/脱SUMO化の制御機構」を検討したが、現時点ではそのメカニズムまで明らかにすることはできなかった。
さらに、「体温制御に関わる新たな分子の探索」を行った。その結果、脳内で発生する内因性の硫化水素が体温制御に関与していることが明らかとなった。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでに得られた知見を生かし、次の点に着目して検討を行う。
体温低下によって誘導されるSUMO化修飾の役割（神経保護作用）を明確にするために、個体レベルでの薬理学的なSUMO化修飾阻害（Anacardic Acid、2-D08）、あるいはアデノ随伴ウィルスを用いたSUMO化修飾の誘導/阻害により、脳組織や血液脳関門の構造や機能、あるいは体温や冬眠行動への影響を検討する。
冬眠動物におけるSUMO2/3化修飾の標的分子は、これまで、量的な問題で同定が困難だった。しかし、非冬眠動物でも体温低下によるSUMO2/3化修飾の亢進が明らかとなったことから、非冬眠動物の脳組織を大量に用い、プロテオミクス技術を駆使することでその標的を同定することが期待できる。
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