Molecular profiling of the Pro to Glu pathway in postmortem brains with schizophrenia

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K08053
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 52030:Psychiatry-related
• Research Institution: Tohoku University (2020-2021); Fukushima Medical University (2019)
• Principal Investigator: Kunii Yasuto 東北大学, 災害科学国際研究所, 准教授 (00511651)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 日野 瑞城 福島県立医科大学, 医学部, 助教 (80396663)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 統合失調症 / 死後脳 / プロリン / グルタミン酸 / Proline oxidase / Prolidase

Outline of Final Research Achievements

We examined the protein expressions of Aldehyde dehydrogenase 4 family member A1 (ALDH4A1) in the prefrontal cortex (PFC; BA10) and superior temporal gyrus(STG; BA22) using postmortem brain sample sets from schizophrenia, bipolar disorder and healthy controls. ALDH4A1 expression was significantly higher in the schizophrenia and bipolar disorder groups in the PFC and STG. We also found that SNPs in the P5C synthetase gene (rs10882639) and prolidase (PEPD) gene (rs33823,rs153508) predicted ALDH4A1 expression in PFC in an allele-dependent manner. In addition, we investigated protein expression levels of proline oxidase (PRODH) and PEPD, which are part of the pathway that metabolizes proline to glutamate, in the same sample set, and PRODH expression in STG was significantly lower in schizophrenia. Incidentally, we found that no SNPs had a cis-acting effect on any protein expressions.

Free Research Field

臨床精神医学、生物学的精神医学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究はこれまでの統合失調症病態研究ではあまり注目されてこなかったPro to Glu 経路に着目したものである。経路を構成する分子について、タンパク発現解析、遺伝子多型解析を用いて検討した結果、ALDH4A1などのタンパク質発現量の変化とそれを予測する遺伝子多型を見出すことができ、新規の観点からの病態解明、創薬につながることが期待される。このような知見を蓄積していくことで、遺伝子多型を利用して、脳内の遺伝子・タンパク発現パターンや認知機能、疾患発症リスクの推測をするという臨床応用が可能になり、更には発症予防やより病態に即したオーダーメード治療への応用が期待できる。