様々な栄養状態におけるプロテアソームの新たな分子集合機構の解明

2022 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 22K11816
• Research Institution: Suzuka University of Medical Science
• Principal Investigator: 棚橋 伸行 鈴鹿医療科学大学, 保健衛生学部, 教授 (30511927)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2025-03-31
• Keywords: プロテアソーム / 分子集合 / ユビキチン

Outline of Annual Research Achievements

プロテアソームによるアミノ酸プールの恒常性維持に関与する分子機序を解明するために、2022年度は、脂質は一定にしてタンパク質と炭水化物の割合を変化させた4種類の餌と通常使用している餌（CE-2）を2、6ヶ月間マウスに摂取させ、各餌の血液、肝臓、腎臓、脳を採取した。4種の餌は、総カロリーは同じにして、タンパク質の割合は5%、19%、33%、60%蛋白質で調整した。各餌で飼育した2ヵ月、6ヵ月マウスの肝臓と脳の粗抽出液におけるプロテアソーム、その活性化因子及びシグナル伝達因子のタンパク質の発現を解析した。

その結果、肝臓と脳の両方の粗抽出液において、1）20Sプロテアソーム、Rpt6、Rpn10の蛋白質の発現は栄養素の違いでほとんど変化が見られなかったことから、栄養素の割合はプロテアソームの各サブユニットの発現には影響がないと考えられる。2）mTOR、PGC1α、S6K1、4E-BP、Nrf1、SREBP1のタンパク質の発現は栄養素の違いで6ヵ月では差が見られたが、2ヵ月ではほとんど差が認められなかった。3)プロテアソームの会合に関与するp27、Ump1は栄養素の違いで2ヵ月ではほとんど差が認められなかったが、6ヵ月ではわずかであるが差が認められた。

以上の解析より、プロテアソームを形成するために必要な会合因子であるUmp1とp27が栄養素により制御されていること、その制御がmTOR複合体1を介する転写や翻訳のシグナル伝達系が関与している可能性が考えられる

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

肝臓、脳の粗抽出液を用いてプロテアソーム、その活性化因子及びシグナル伝達因子のタンパク質の発現の解析に関しては、再現性が認められた。しかし、プロテアソームのサブユニットの動態の解析、つまり、各粗抽出液をクロマトグラフィーにて分画し、その分画を用いてプロテアソームを形成する各サブユニット群の動態を抗体にて解析することに関しては、ほとんど進んでいない。

Strategy for Future Research Activity

4週齢及び24週齢のマウスを12、24，48，72時間の絶食状態と給餌状態で飼育した後、肝臓及び脳を採取し、次の研究を行う。
（1）プロテアソームのサブユニットの動態の解析：各粗抽出液をクロマトグラフィーに
て分画し、その分画を用いてプロテアソームを形成する各サブユニット群の動態をウエスタンブロット法で解析する。
（2）プロテアソームの分子集合に関わるタンパク質の制御機構：粗抽出液を用いてプロ
テアソームの発現を制御するmTORシグナル伝達経路による増殖シグナル系とFOXOシグナル伝達経路におけるストレス耐性系に関与する因子の遺伝子とタンパク質の発現変動をReal time PCR法やウエスタンブロット法で解析する。

Causes of Carryover

現在の社会状況の影響で研究に関わる時間が減少したためすべて使用することができなかった。翌年度は、通常通り進めることが可能であると考えており、生化学的解析及び遺伝子学的解析のキットや試薬等に使用する。