高齢者で多発するビタミンB12欠乏性運動機能障害の発症機構の解明

2020 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 19K15767
• Research Institution: Tottori University
• Principal Investigator: 美藤 友博 鳥取大学, 農学部, 助教 (20776421)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: ビタミンB12 / 線虫 / 筋肉 / ミオシン / アクチン / サルコペニア

Outline of Annual Research Achievements

モデル生物である線虫を用いて、高齢者で多発しているビタミンB12欠乏性運動機能障害の分子メカニズムの解明に向け研究を推進させた。これまでにビタミンB12欠乏症を呈した線虫では、主に筋組織を構成するアクチンおよびミオシン繊維の破綻が観察された。そこで、ビタミンB12 の欠乏が筋組織の分解制御システムに及ぼす影響に焦点を当てた。アクチンおよびミオシンのタンパク質発現においては、ビタミンB12欠乏は特にミオシンのタンパク質発現を低下させていることが明らかになった。ビタミンB12欠乏では過酸化水素の蓄積など著しい酸化ストレスが誘導されることが報告されていることから、酸化ストレスで活性化されるユビキチン・プロテアソーム系（不要なタンパク質等を分解する機構）に着目した。ユビキチン・プロテアソーム系の標的分子はユビキチンリガーゼによりユビキチンが複数付与されたポリユビキチン分子が形成される。そこで、ポリユビキチン化されたミオシンの評価を行うため、ポリユビキチン抗体を修飾させたビーズを用いて正常生育させた線虫とビタミンB12欠乏線虫のポリユビキチン化タンパク質量の評価を行ったところ、B12欠乏線虫において顕著なポリユビキチン化タンパク質の増加を示した。続いて、線虫のポリユビキチン化タンパク質を用いて、ミオシン抗体を用いたウェスタンブロット解析を行った結果、正常生育させた線虫とビタミンB12欠乏線虫にミオシンタンパク質量に変化が見られなかった。上記の結果より、ビタミンB12欠乏は特にミオシンの分解のみを促進させているのではなく、ユビキチン・プロテアソーム系をアップレギュレートさせ、標的になりやすい分子のポリユビキチン化を誘導することが推察された。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

目標としていたポリユビキチン化ミオシンタンパク質の検出に成功した。令和2年度の本研究は想定していた結果を示したため、また、ビタミンB12欠乏時のミオシン合成・分解関連の遺伝子発現の検討により今後の標的は絞れているため、おおむね順調に研究が進んでいると判断した。

Strategy for Future Research Activity

ビタミンB12の欠乏ではポリユビキチン化タンパク質量が顕著に増大していたため、ユビキチンリガーゼの発現変動にも着目する予定である。また、ビタミンB12欠乏時に誘導される酸化ストレスがユビキチン・プロテアソーム系にどの程度影響を及ぼしているのか、定量的に解析する予定である。