ヒト脳内に存在するニューロメラニン色素の構造とその生成過程の解明

2010 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 21500358
• Research Institution: Fujita Health University
• Principal Investigator: 若松 一雅 藤田保健衛生大学, 医療科学部, 教授 (80131259)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 伊藤 祥輔 藤田保健衛生大学, 医療科学部, 名誉教授 (70121431) ; 加藤 好光 藤田保健衛生大学, 医療科学部, 准教授 (20121436)
• Keywords: ニューロメラニン / ユーメラニン / フェオメラニン / ドーパミン / システイニルドーパミン / パーキンソン病 / 黒質 / 化学分析

Research Abstract

黒褐色で不溶性のメラニン様色素ニューロメラニン(NM)の生成は高い酸化ストレスに対する神経細胞の防御機構の結果であると仮定されている。一方で、NMがフリーラジカルや細胞毒性を有する化合物の供給源になり、酸化ストレスや神経細胞損失のサイクルを永続化させるという報告もある。このようにNMの生理的機能には複雑な二面性があると考えられている。また、この色素がパーキンソン病(PD)の病因に重要な役割を果たしていると関連づけられているが、詳細は不明である。したがって、NMの化学構造とその生成機序の解明は、神経化学の進歩に貢献するのみならず、臨床医学的にもPD発症機序の解明、さらにはその予防への足がかりになると期待されている。平成22年度の研究は、NMの生合成経路の解明とagingによる構造変化を詳細に調べる目的で実験を行った。平成21年度に化学合成したシスティニルドーパミン(CDA)、ジヒドロベンゾチアジンカルボン酸-1(DHBT-1)、オキソジヒドロベンゾチアジン-1(ODHBT-1)およびベンゾチアゾールアミン-1(BZ-1)を標準物質として用いて、ドーパミン(DA)とシステイン(Cys)のチロシナーゼ酸化の反応経路を追跡するために経時的に反応を停止して中間体の分析をするとともに、その反応混合物をアルカリ性H_2O_2酸化と還元的HI水解を行い、生成する分解産物をHPLCで定量した。また、吸光度法により全メラニン量の測定も行った。その結果、最初にDAがCysと反応してCDAとなり、さらにDHBT-1を経て不溶性のPMが生成し、Cysの枯渇後、残存するDAが酸化され不溶性のEMが生成することがわかった。さらに、NMのagingによる構造変化の影響を調べるために、合成NMを100℃または60℃で加熱することにより経時的に合成NMの構造変化を追跡したところ、合成NMの構成単位であるベンゾチアジン構造単位がベンゾチアゾール構造単位に変換されることがわかり、agingによるNMの構造変化を確認できた。また、HPLC分析による合成NMの分解生成物を比較から、NMは合成NM(DA:Cys=1:0.5)を加熱処理した構造に近いことが示唆された。

Research Products

• [Journal Article] Imaging, chemical and spectroscopic studies of the methylation-induced decomposition of melanosome (2010)
  • Author(s): Kempf, V., Wakamatsu, K., Ito, S., Simon, JD.
  • Journal Title: Photochem Photobiol Volume: 86 Pages: 765-771
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Melanocortin 1 receptor genotype : an important determinant of the damage response of Melanocytes to ultraviolet radiation (2010)
  • Author(s): Kadekaro, AL., Leachman, S., Kavanagh, RJ., Swope, V., Cassidy, P., Supp, D., Sartor, M., Schwemberger, S., Babcock, G., Wakamatsu, K., Ito, S., Koshoffer, A., Boissy, RE., Manga, P., Sturm, RA., Abdel-Malek, ZA.
  • Journal Title: The FASEB J Volume: 24 Pages: 3850-3860
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] What we have learned and have not learned from mouse coat color pig-mentation (2010)
  • Author(s): Ito, S
  • Journal Title: Pigment Cell & Melanoma Res Volume: 24 Pages: 63-74
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Spiny mice modulate eumelanin to pheomelanin ratio to achieve cryptic coloration in "Evolution Canyon," Israel. (2010)
  • Author(s): Singaravelan, N
  • Journal Title: Plos One Volume: 5 Pages: e8708
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Predicting phenotype from genotype : normal pigmentation. (2010)
  • Author(s): Valenzuela, R.K.
  • Journal Title: J.Forensic Sci Volume: 55 Pages: 315-322
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] protection against ultraviolet radiation involves MC1R-mediated non-pigmentary and pigmentary mechanisms in vivo (2010)
  • Author(s): Robinson, S
  • Journal Title: J.Invest.Dermatol. Volume: 130 Pages: 1904-1913
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A close relationship between androgen levels and eumelanogenesis in the teleost red seabream (Pagrus major) : Quantitative analysis of its se-asonal variation and effects of oral treatment with methyl testosterone (2010)
  • Author(s): Adachi, K
  • Journal Title: Comp.Biochem.Physiol.Part A : Mol.Integr.Physiol. Volume: 156 Pages: 184-189
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Regulation of DHICA-mediated antioxidation by dopachrome tautomerase : implication for skin photoprotection against UVA radiation (2010)
  • Author(s): Jiang, S
  • Journal Title: Free Rad.Biol.Med Volume: 48 Pages: 1144-1151
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Estrogen Increases Hair Pigmentation in Female Recessive Yellow Mice (2010)
  • Author(s): Hirobe, T
  • Journal Title: Zoological Sci. Volume: 27 Pages: 470-476
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Regioselectivity on the cooxidation of 5,6-dihydroxyindole and its 2-carbo-xylic derivative from the quantum chemical calculations (2010)
  • Author(s): Okuda, H
  • Journal Title: Chemical Physics Letters Volume: 490 Pages: 226-229
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Agaritine purified from Agaricus blazei Murrill exerts anti-tumor activity against leukemic cells (2010)
  • Author(s): Endo, M
  • Journal Title: Biochim Biophys Acta Volume: 1800 Pages: 669-673
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Melanoma-targeted chemo-thermo-immuno (CTI)-therapy using N-propion-yl-4-S-cysteaminylphenol-magnetite nanoparticles elicits CTL response via heat shock protein-peptide complex release (2010)
  • Author(s): Sato, A
  • Journal Title: Cancer Sci Volume: 101 Pages: 1936-1946
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Ultraviolet absorption coefficients of melanosomes containing eumelanin as related to the relative content of DHI and DHICA (2010)
  • Author(s): Peles, DN
  • Journal Title: J.Phys.Chem.Lett Volume: 1 Pages: 2391-2395
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Increased cysteinyldopa plasma levels hint to melanocyte as stress sens or in psoriasis (2010)
  • Author(s): Panzella, L
  • Journal Title: Experimental Dermatology Volume: 20 Pages: 278-296
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The mouse pink-eyed dilution allele of the P-gene greatly inhibits eume-lanin, but not pheomelanin synthesis as studied by chemical analysis (2010)
  • Author(s): Hirobe, T
  • Journal Title: Pigment Cell & Melanoma Res Volume: 24 Pages: 241-246
  • Peer Reviewed
• [Presentation] ヒト脳内黒質に存在する黒褐色色素ニューロメラニンの生成過程の解明 (2010)
  • Author(s): 村瀬貴也、伊藤祥輔、若松一雅
  • Organizer: 第23回日本色素細胞学会学術大会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2010-11-28
• [Presentation] ルビーアイ2の新規突然変異遺伝子(ru2d/Hps5d)はマウスのメラノサイトの分化を抑制し毛色を薄くするが、L-チロシンはその分化活性を回復させる (2010)
  • Author(s): 広部知久、吉原千尋、竹内栄、阿部宏之、若松一雅、伊藤祥輔、河陽子、相馬良直、溝口昌子
  • Organizer: 第23回日本色素細胞学会学術大会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2010-11-27
• [Presentation] 量子化学計算からの5,6-dihydroxyindoleとその2-カルボキシ誘導体のヘテロ二量体化機構 (2010)
  • Author(s): 奥田英和
  • Organizer: 第23回日本色素細胞学会学術大会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2010-11-27
• [Presentation] グルコサミンは3次元ヒト表皮モデルでエンドセリン-1/ステムセルファクター誘導色素沈着をメラノサイトでのCREBシグナルの減少により抑制する (2010)
  • Author(s): 若林雄希
  • Organizer: 第23回日本色素細胞学会学術大会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2010-11-27
• [Presentation] 尋常性白斑患者におけるNarrowband UVB治療前後の血清5-S-cysteinyldopa値について (2010)
  • Author(s): 菊池かな子
  • Organizer: 第23回日本色素細胞学会学術大会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2010-11-27
• [Presentation] Human hair pigmentation : Lessons from mouse hair pigmentation (2010)
  • Author(s): Ito, S
  • Organizer: Asian Society for Pigment Cell Research
  • Place of Presentation: Guangzhou, China(招待講演)
  • Year and Date: 2010-06-14
• [Presentation] Estrogen increases the hair pigmentation in female recessive yellow mice (2010)
  • Author(s): Hirobe, T
  • Organizer: Asian Society for Pigment Cell Research
  • Place of Presentation: Guangzhou, China
  • Year and Date: 2010-06-14
• [Presentation] Serum 5-S-cysteinyldopa levels in psoriasis and vitiligo patients undergoing narrow band ultraviolet B phototherapy (2010)
  • Author(s): Kikuchi, K
  • Organizer: Asian Society for Pigment Cell Research
  • Place of Presentation: Guangzhou, China
  • Year and Date: 2010-06-14