2017 Fiscal Year Research-status Report
ミトコンドリア異常と代償的葉酸代謝亢進の分子基盤と予防栄養の探索
| Project/Area Number |
17K00905
|
|---|
| Research Institution | Seinan Jo Gakuin University |
|---|
Principal Investigator |
天本 理恵 西南女学院大学, 保健福祉学部, 准教授 (00352344)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
内海 健 九州大学, 医学研究院, 准教授 (80253798)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
|
| Keywords | 葉酸代謝 / ミトコンドリア機能異常 / 心臓組織 / p32タンパク質 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、ミトコンドリア機能異常を持つマウスの心臓における葉酸代謝に着目して、『ミトコンドリア機能低下が原因となる病態悪化（心機能低下）に対し、葉酸およびアミノ酸代謝の亢進が代償的な防御機構として働く。』との仮説を提唱し検証している。
平成29年度は、心疾患と葉酸代謝との関連をミトコンドリアレベルで解析するために、モデルマウスと培養細胞の2つの系を用いて以下の実験を行った。
1）心筋特異的p32KOマウスの有用性の検討：ミトコンドリア機能異常を示す心筋特異的p32タンパク質KOマウスの心臓組織の本研究における有用性を確認するために、p32KOマウスと正常(WT)マウスの各心筋組織を使用して実験を行った。各心臓組織において、葉酸代謝を介するOne-carbon metabolismに関係する酵素群のうち、MTHFD2およびPHGDHの発現を免疫染色およびWestern blotにて確認した。PHGDHはWTおよびp32KOの両組織にわずかに発現差が見られたものの特徴的な差は認められず、一方ミトコンドリアの葉酸代謝に深く関わるMTHFD2は、WTの心臓組織に殆ど発現しておらず、p32KOの心臓に強い発現が認められた。よって本研究で使用する心筋特異的p32マウスの心臓組織は葉酸代謝を検討する本実験には有用であり、他のアミノ酸、糖質さらには脂質代謝に関する酵素群の発現を今後も検討していく。
2）p32KOの培養細胞による実験：ミトコンドリア機能が低下しているMEF細胞を用いて、上記葉酸代謝に関わる酵素群の発現をタンパク質レベルで確認した。結果は、WTおよびp32KOのいずれのMEF細胞においても、1）の心臓組織で見られたようなPHGDH、MTHFD2等の酵素群に発現差は認められなかった。今後は上記酵素群以外の発現チェックを行い、また他の代用可能細胞の検討も含め実験を進める予定である。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
平成29年度は、心疾患と葉酸代謝との関連をミトコンドリアレベルで解析するために、モデルマウスと培養細胞の2つの系を用いて以下の実験を行った。
1）「心筋特異的p32KOマウスの有用性の検討」では、ミトコンドリア機能異常を示す心筋特異的p32KOマウスと正常(WT)マウスの各心筋組織において葉酸代謝を介するOne-carbon metabolismに関係する酵素群のうち、MTHFD2およびPHGDHの発現を免疫染色およびWestern blotにて確認した。また、マウスは月齢による各酵素群の発現の違いを考え、若齢マウス（2ヶ月齢）および成熟マウス（6ヵ月齢）の2種類の心臓組織を用いて実験した。PHGDHは両組織のP32KOとWTにわずかに発現差が見られたものの特徴的な差は認められず、一方ミトコンドリアの葉酸代謝に深く関わるMTHFD2は、WTに殆ど発現しておらず、p32KO心臓に発現が認められ、さらにMTHFD2は若齢マウスよりも成熟マウスの心臓において強い発現が認められた。結果から心筋特異的p32KOマウスの心臓組織は本研究での有用性が確認できた。また2）の「p32KOの培養細胞による実験」は、ミトコンドリア機能が低下しているMEF細胞を用いて、上記葉酸代謝に関わる酵素群の発現をタンパク質レベルで確認した。結果は、WTおよびp32KOのいずれのMEF細胞においても、心臓組織で見られたような発現差は認められなかった。マウス心臓組織と培養細胞の2つの系を使用した実験は、おおむね計画通りに進行しており、よって平成29年度の本研究課題の進捗状況に関しては「おおむね順調に進展している」と自己評価する。
|
| Strategy for Future Research Activity |
今後の研究計画は、平成29年度の実験計画に挙げた内容での実験を継続していく。
1．ミトコンドリア機能異常(p32KO)マウスの心臓組織および培養細胞における葉酸、糖質代謝機構の分子生物学的検討とp32タンパク質の分子機能の解明
1）ミトコンドリア機能異常(p32KO)マウスの心臓組織を使用した実験：ミトコンドリア機能異常を示す心筋特異的p32KOマウスと正常(WT)マウスの各心筋組織を使用して実験を継続していく。葉酸代謝を介するOne-carbon metabolismに関係する酵素群だけでなく、他のアミノ酸、糖質さらには脂質（コレステロール）代謝に関する酵素群の発現を検討する。また、葉酸代謝（One-carbon metabolism）はNADPH産生にも関わっているためNADPH産生に関わる酵素群の発現も含め検討していく。また心臓組織を使用しての実験は性や月齢による差の検討も含めていく。
2）p32KOの培養細胞による実験：ミトコンドリア機能低下を示すMEF細胞を使用した実験では、1）の心臓組織で見られたような酵素群に発現差は認められず、代用可能細胞の検討も含め実験を進める必要があるが、現時点ではp32KOのMEF細胞以外でミトコンドリア機能異常を示す培養細胞を確立することは難しく、まずはまだ実験をしていない葉酸代謝に関係する他の酵素群の発現チェック、さらには心臓組織同様、他のアミノ酸、糖質、脂質（コレステロール）代謝に関する酵素群の発現をp32KOのMEF細胞で検討し、少しでもp32タンパク質の分子機能の解明につなげていく。
平成30年度の研究計画では、p32KOのMEF細胞とWTの培養細胞中心の実験を予定していたが、ミトコンドリア機能異常(p32KO)マウスの心臓組織を使用した実験に重きをおき、計画を遂行していく。
|
| Causes of Carryover |
平成29年度はおおむね研究計画通りに実験を進めたが、助成金の次年度使用額が大きく生じた理由としては、研究計画の中で現時点までに結果が出た「心筋特異的p32KOマウスの有用性の検討」、「p32KO培養細胞での実験」に関して、以前に購入していた抗体等の試薬を先に使用しそれで間に合ったためであり、また実験機器に関しては、共同研究機関の研究室にある機器を主に使用したためである。平成30年度は、今現在使用している抗体の補充や、購入を予定している試薬、実験に使用する消耗品および学会発表時に発生する旅費が発生するため、計画的に使用していく。
|
Research Products
(2 results)
