2017 Fiscal Year Research-status Report
ミトコンドリア活性増進という観点からの変形性関節症治療と分子的基盤の解明
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16K01924
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| Research Institution | Ritsumeikan University |
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Principal Investigator |
下畑 宣行 立命館大学, 生命科学部, 任期制講師 (30419709)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 軟骨分化 / 骨分化 / 骨軟骨分化 / ミトコンドリア / ケミカルバイオロジー / プロテオミクス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
近年、関節軟骨組織における軟骨分化を促進する一方で、骨分化へと繋がる肥大分化を抑制する低分子化合物TD-198946 (TD) が見出されている。我々は磁性ビーズ及びプロテオミクス的手法を用いてTDと直接相互作用するタンパク質の同定を実施し、その結果、TD相互作用タンパク質候補として複数のミトコンドリアタンパク質を同定した。TDによってこれらのミトコンドリアタンパク質間の相互作用が亢進することが軟骨分化に重要であることが示唆されている。また、これらのミトコンドリアタンパク質のリガンドとして報告されている幾つかの低分子化合物に関して、軟骨分化促進効果を有するかどうかを解析したところ、その中の一つであるAが軟骨分化促進効果及び骨分化促進効果を有することも明らかにしている。今年度においては以下の3件に関して解析結果を得た。
1.ミトコンドリアタンパク質リガンドAの有する骨分化促進作用はBMP経路依存的であることを見出した。
2.AおよびTDは、軟骨分化に関してお互いに競合的に働き、ミトコンドリアタンパク質の同一部位に結合することが示唆された。
3.これらのミトコンドリアタンパク質は軟骨分化に伴い発現が上昇することが分かった。
1に関して、Aで処理したマウス骨芽細胞株にBMP阻害剤もしくはBMPを加えることで、骨分化がそれぞれ阻害もしくは促進されることを確認しており、Aによる骨分化がBMP依存的であることが示唆されている。2においては、AおよびTDをマウス間葉系幹細胞株に同時に加えることで、単独で処理したときよりも軟骨分化が抑制されることを確認した。3に関しては、マウス間葉系幹細胞と比して、マウス軟骨前駆細胞においては、これらのミトコンドリアタンパク質の発現が転写レベルで上昇していることが分かり、これらのミトコンドリアタンパク質が内在的に軟骨分化に関与し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
本研究においては、軟骨分化促進活性を有する他の低分子化合物のスクリーニングを主要な目的の一つとしているが、TDと結合する他の低分子化合物を解析することで、実際に高確率に軟骨分化誘導性低分子化合物を見つけることが可能であることを示した。しかしながら、今回同定された低分子化合物は軟骨分化だけではなく骨分化も促進することが明らかとなっており、軟骨分化単独の促進効果を有する低分子化合物を引き続きスクリーニングする予定である。既にいくつかの低分子化合物に関して解析を行っており、それらが軟骨分化を促進するという結果を予備的に得ている。
また、軟骨分化に伴ってこれらのミトコンドリアタンパク質の発現が上昇することが示唆されており、ミトコンドリアタンパク質の相互作用の安定化と発現上昇がタンパク質レベルでの量的増加に繋がり、これらが軟骨分化を促進するために必要であることが考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
我々が着目しているミトコンドリアタンパク質は、軟骨分化に伴ってその発現を上昇させることが示唆されているが、これらの量的な変化だけでなく、局在変化や翻訳後修飾などの質的な変化に関しても解析を行うことを計画している。これらのタンパク質に関して幾つかのシグナル伝達系への関与が報告されており、リン酸化やユビキチン化などの翻訳後修飾が軟骨分化に伴って生じているかを解析し、軟骨分化への関与を調べていく予定である。更に、本研究で解析を行っているミトコンドリアタンパク質は、骨分化への関与も分かっており、骨軟骨分化に広範に関わる可能性がある。今後、ミトコンドリアタンパク質の機能と骨軟骨分化の進行に関するメカニズムを明らかにしていくことを考えている。
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| Causes of Carryover |
実験の規模を拡大するために大型の細胞培養機器を購入することを計画した。当該年度では購入することは難しかったため、次年度にて購入することを考え、業者のキャンペーンなどを利用することで試薬や実験機器を安く調達することに努めた。次年度の予算と合算して、機器の購入費用として使用する予定である。
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