Detoxification of aldehyde-conjugation as a new mechanism for preventing onset of Parkinson's disease

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 18H02443
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 44010:Cell biology-related
• Research Institution: Tokyo Metropolitan Institute of Medical Science
• Principal Investigator: MATSUDA Noriyuki 公益財団法人東京都医学総合研究所, 基礎医科学研究分野, プロジェクトリーダー (10332272)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: DJ-1 / オキソアルデヒド / ヒドロキシ酸 / 解毒 / 加水酵素

Outline of Final Research Achievements

We have shown that DJ-1, a causative gene product of hereditary recessive Parkinson's disease, has enzymatic activity to hydrolyze α-oxaldehyde (such as glyoxal and methylglyoxal) to α-hydroxy acids. The activity of DJ-1 as α-oxoaldehyde hydratase can be clearly observed in vitro. Moreover, this activity was used as an indicator to identify DJ-1 inhibitors by overseas research groups (e.g., Eur. J. Pharmacol. 2022, Pubmed ID: 35605658), indicating that this enzymatic-activity of DJ-1 is reproducible.
Furthermore, during this research, we found an unexpected link between the "glyoxylate-binding activity of DJ-1 reflecting the α-oxaldehyde hydratase activity" and the "mitochondrial localization of DJ-1 harboring pathogenic mutations".

Free Research Field

細胞生物学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

多数の論文から、遺伝性潜性パーキンソン病(PD)とミトコンドリアの関連が示唆されている。DJ-1は遺伝性潜性PDの原因因子であり、PD患者由来の変異によってミトコンドリアに移行する。しかしながら、DJ-1の分子機能や病態を導く機序には諸説あり、いまだに混沌としている。
我々は、DJ-1がα-オキソアルデヒドを加水してα-ヒドロキシ酸に変換することを示してきた。さらに研究を進める過程で、DJ-1の酵素活性を反映した「グリオキシル酸との結合」と「DJ-1のミトコンドリア移行」との予期せぬ関連性を見出した。本研究を通じて、DJ-1が遺伝性潜性PDを引き起こす仕組みの理解が進むと期待される。