2015 Fiscal Year Annual Research Report
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24247038
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
藤木 幸夫 九州大学, 生体防御医学研究所, 特任教授 (70261237)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
田村 茂彦 九州大学, 基幹教育院, 教授 (90236753)
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| Project Period (FY) |
2012-05-31 – 2017-03-31
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| Keywords | ペルオキシソーム / 神経形成障害 / 代謝異常症 / プラスマローゲン / ペルオキシン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は以下のA)およびB)の項目について研究を行った。
A)高次生命機能におけるペルオキシソームの役割とその異常による障害メカニズム
薬剤誘導型のコンディショナルPEX2遺伝子ノックアウトマウスに関して、薬剤によるノックアウトの誘導条件を決定した。ノックアウト後の行動実験では、記憶障害を呈したことから、中枢神経系の恒常性維持におけるペルオキシソーム代謝機能の重要性が示唆された。ペルオキシソーム機能欠損グリオーマ細胞において見出した分泌異常因子に関して、ペルオキシソーム欠損症モデルマウスにおいて脳形態異常が観察される領域で発現が増加していることを見出した。また、ペルオキシソーム欠損マウス脳における炎症性因子を解析したところ、ミクログリアの活性化や免疫系因子の発現上昇など、神経炎症の惹起を見出した。
B)ペルオキシソームにおける代謝機能調節とその障害
ペルオキシソーム欠損細胞やDLP1機能障害性細胞の細胞質は還元状態であることを見出している。グリオーマ細胞において酸化還元状態を人為的に変化させるin vitro実験系を確立した。現在、分泌異常や神経炎症など中枢神経系異常との関連性について検証を進めている。また、プラスマローゲンの恒常性は、コレステロール生合成の第二律速酵素であるスクアレンモノオキシゲナーゼ（SQLE）の小胞体局在性E3リガーゼMARCH6依存的な分解を制御することを見出した。この作用によりコレステロールおよび24,25-エポキシコレステロールの生合成量が調節されることが明らかとなった。一方、LC-MS/MSを用いたメタボローム解析系に関して、(1)コリンプラスマローゲンや(2)培養上清中に分泌された各種リン脂質の解析手法を新たに確立した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
ペルオキシソーム代謝異常を起因とする障害メカニズムの解明に向け、薬剤誘導型PEX2遺伝子コンディショナルノックアウトマウスの確立とその解析を進めてきた。その結果、薬剤添加によりマウス個体レベルでPEX2遺伝子を欠失させることに成功し、ペルオキシソーム系代謝能が障害を受けることを生化学的に示すことができた。さらに、このマウスを用いた解析から、ペルオキシソーム機能と記憶行動における障害について明らかな相関を見出し、記憶という高次生命現象におけるペルオキシソーム機能の重要性を示すことができた。また、ペルオキシソーム欠損性グリオーマ細胞において同定された分泌異常因子に関して、ペルオキシソーム欠損症モデルマウスでの中枢神経形態異常が観察される領域での発現異常を見出した。これら、ペルオキシソーム機能と病態発症に関して、分子レベルおよび個体レベルでの解析を進めており、病態発症のメカニズムの分子基盤の全容解明が期待される。また、細胞内酸化還元状態の人為的に変化させるin vitro実験系を確立したことから、酸化還元状態異常が及ぼす細胞機能への影響についてより詳細な解析へと発展させることができると期待される。LC-MS/MSを用いた分泌リン脂質の解析手法の確立は、神経-グリア細胞間に見られる様々な代謝物の輸送を解析するうえで有用であり、中枢神経系の細胞間相互作用へのペルキシソーム機能の関与と重要性解明へ繋がることが期待される。
以上のように、ペルオキシソーム機能障害と脳中枢神経系の形態的・機能的な異常との関連性が明らかになりつつあることから、病態発症メカニズムの分子基盤の全容解明を目的とした本研究課題はおおむね順調に進展しているといえる。
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度、確立した薬剤誘導型ペルオキシソーム欠損症病態モデルマウスおよび実験系を駆使することにより、ペルオキシソーム形成とその障害によるペルオキシソーム欠損症の発症機構の解明に向けて研究をさらに進める。とくに記憶を司る中枢神経系の恒常性維持とペルオキシソーム代謝機能の相関に着目するという新たなアプローチにより研究を推進する。このような新たな研究展開から、タンパク質の細胞内選別輸送、オルガネラ形成、生体膜形成など現代分子細胞生物学、生化学の命題解明を一層進展させる。本研究は形態形成・脳障害のメカニズム解明につながり医学領域への貢献も大きい。また、高等動物ペルオキシソームの形成機構の研究は我々が世界に先駆けて開拓した領域であり、「プロテインキネシス」、「プロテインホメオスタシス」、および「オルガネラホメオスタシス」研究のモデル系の一つとしてもオリジナリティの一層高い成果が期待される。さらには、Zellweger症候群などペルオキシソーム欠損性先天性代謝異常症の病態モデル動物を活用することで、脳・神経形成や器官形成の障害や異常のメカニズム解明、および病態発症過程とその原因の詳細な解析、さらには（遺伝子）治療法の確立への展開などが期待される。
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