Research on defects in ketone body metabolism: Establishment of defective cell lines and expression systems of mutant enzymes .

2018 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 16K09962
• Research Institution: Gifu University
• Principal Investigator: 深尾 敏幸 岐阜大学, 大学院医学系研究科, 教授 (70260578)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: 先天代謝異常症 / ケトン体 / 発現実験 / 遺伝子 / 遺伝学

Outline of Annual Research Achievements

ケトン体代謝異常症の病態の解明をこれまで行ってきた。本研究ではこれまでに発現実験系と活性測定系を確立しているβケトチオラーゼ欠損症、サクシニル-CoA;3-ケト酸CoAトランスフェラーゼ欠損症に加えて、既に患者遺伝子変異を同定しているHMG-CoA合成酵素(HMGCS2)欠損症、HMG-CoAリアーゼ(HMGCL)欠損 症，まだ症例のない3-ヒドロキシ酪酸脱水素酵素(3HBD)、モノカルボン酸トランスポーター1(MCT1)の原因酵素のcDNAの発現実験系を確立し、これまで同定した変異について評価、発表することと，新たな疾患が発見されたときにいち早く解析出来る様準備しておくことを目的とする. １昨年度はHMGCS2の発現系の構築をヒト細胞培養系で確立したが、発現量が少なく変異体の評価が出来なかった。昨年度は大腸菌での蛋白発現、酵素精製系に変更して解析を進めてきた。大腸菌の系で発現した蛋白を部分精製し、活性を測定する系を構築でき、患者で見られた変異を持つ蛋白が残存活性がほとんどないことを証明できた。現在その再現性を確認中である。3-ヒドロキシ酪酸脱水素酵素(3HBD)についてはノックアウトマウスのfetal fibroblastsからcell lineを確立しており、この欠損細胞を用いて発現系の構築が可能となった。MCT1についてはこれまでのところCRISPHER/Cas9形を用いて欠損細胞株を得ようとしたがまだ欠損したクローンが得られていない。今後も引き続き解析を進めて行く予定である。

Research Products

• [Journal Article] Recent advances in understanding beta-ketothiolase (mitochondrial acetoacetyl-CoA thiolase, T2) deficiency (2018)
  • Author(s): Fukao Toshiyuki、Sasai Hideo、Aoyama Yuka、Otsuka Hiroki、Ago Yasuhiko、Matsumoto Hideki、Abdelkreem Elsayed
  • Journal Title: Journal of Human Genetics Volume: 64 Pages: 99～111
  • DOI: 10.1038/s10038-018-0524-x
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The peroxisomal zebrafish SCP2-thiolase (type-1) is a weak transient dimer as revealed by crystal structures and native mass spectrometry (2018)
  • Author(s): Kiema Tiila-Riikka、Thapa Chandan J.、Laitaoja Mikko、Schmitz Werner、Maksimainen Mirko M.、Fukao Toshiyuki、Rouvinen Juha、J?nis Janne、Wierenga Rik K.
  • Journal Title: Biochemical Journal Volume: 476 Pages: 307～332
  • DOI: 10.1042/BCJ20180788
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Presentation] Defects in Ketone body metabolism and their newborn screening (2018)
  • Author(s): Fukao T
  • Organizer: The 18th Annual Meeting of Korean Society of Inherited Metabolic Diseases
  • Invited
• [Presentation] Recent advances of defect in ketone body metabolism (2018)
  • Author(s): Fukao T
  • Organizer: The 5th Asian Congress of Inherited Metabolic Diseases
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Beta-Ketothiolase deficiency: unusual clinical presentation of non-ketotic hypoglycemic episodes due to secondary carnitine deficiency (2018)
  • Author(s): Alijanpour M, Sasai H, Abdelkreem E, Ago Y, Soleimani S, Moslem L, Yamaguchi S, Rezapour M, Taghi M, Matsumoto H, Fukao T
  • Organizer: Annual symposium of the society for the study of inborn errors of metabolism
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Urinary organic acid profiles in mitochondrial HMG-CoA synthase deficiency (2018)
  • Author(s): Watanabe Y, Fukui K, Tashiro K, Sasai H, Fukao T, Hasegawa K, Y, Uchimura N, Yamashita Y
  • Organizer: Annual symposium of the society for the study of inborn errors of metabolism
• [Presentation] 絶食負荷による3ヒドロキシ酪酸脱水素酵素(Bdh1)KOマウスの病態解析 (2018)
  • Author(s): 大塚 博樹, 木村 豪, 吾郷 耕彦, 仲間 美奈, Abdelkreem Elsayed, 青山 友佳, 笹井 英雄, 大西 秀典, 大沢 匡毅, 川島 祐介, 小原 収, 山口 清次, 深尾 敏幸
  • Organizer: 日本小児科学会学術集会(第121回)
• [Presentation] Characterization of HMGCS2 identified in Japanese patients with its deficiency (2018)
  • Author(s): Ago Y, Otsuka H, Abdelkreem E, Sasai H, Nakama M, Aoyama Y, Nishimura Y, Watanabe Y, Fukui K, Akiyama K, Lee T, Nakajima Y, Ito T, Ohnishi H, Fukao T
  • Organizer: 日本先天代謝異常学会総会(第60回)
• [Presentation] 乳児期の3ヒドロキシ酪酸脱水素酵素(Bdh1）KOマウスにおける絶食負荷試験 (2018)
  • Author(s): 大塚 博樹, 木村 豪, 吾郷 耕彦, 仲間 美奈, 青山 友佳, Elsayed Abdelkreem, 松本 英樹, 笹井 英雄, 大西 秀典, 深尾 敏幸
  • Organizer: 日本先天代謝異常学会総会(第60回)