2012 Fiscal Year Research-status Report
細胞内タンパク質分解機構の破綻と腎障害：分子機序の解明と治療戦略の確立
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24790840
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| Research Institution | University of Yamanashi |
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Principal Investigator |
加藤 裕紀 山梨大学, 医学工学総合研究部, 研究員 (40610283)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2014-03-31
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| Keywords | タンパク質分解 / 腎障害 |
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| Research Abstract |
本研究はIRE1経路による細胞内タンパク質分解機構のバランス調整に係る分子機序を解明し、「タンパク質分解機構の機能異常の是正」を目的とした新規腎疾患治療戦略の確立を目指すものである。当該年度では、第一義に分子機序の解明を目指し、研究を実施した。これまでに、タンパク質分解機構のバランス調整に係る分子機序は、オートファジーの調節因子Atg12-Atg5がIRE1に直接的な結合により機能することを明らかにしている。しかし、IRE1とAtg12-Atg5が結合するメカニズム等は不明であった。
まず、Atg12-Atg5がIRE1のどのアミノ酸領域に結合するのか検討した結果、Atg12-Atg5はIRE1のC末端側のkinaseおよびRNaseドメインの両方に結合していることが明らかになった。このことから、この結合がIRE1へ構造的な変化を与え、その結果IRE1の持つkinaseおよびRNase活性に影響を与えることにより、IRE1-XBP1経路（ユビキチン・プロテアソーム系）とIRE1-JNK経路（オートファジー）を逆相関的に調整していることが予想された。
また、IRE1とAtg12-Atg5の結合レベルを経時的に解析したところ、その結合レベルは正常な培養条件下では、わずかながらに変動し、ユビキチン・プロテアソーム系とオートファジーを精密に調整していた。一方で、それはER stress条件下では著しく変動し、タンパク質分解機構のバランス多く撹乱していた。
以上のことから、IRE1とAtg12-Atg5の結合を制御するには、IRE1のC末端領域を標的にすることにより、タンパク質分解機構のバランスを人為的に制限することが予想される。また、この結合レベルを指標とすることで、各種ストレス条件下でのタンパク質分解機構のバランス状態を提示することが出来る可能性がある。
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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
本研究では最終的に、「タンパク質分解機構の機能異常の是正」を目的とした新規腎疾患治療戦略の確立を目指している。そのためには、生体内でIRE1とAtg12-Atg12の結合を制限する技術を創出しなければならない。前年度までにターゲットとなるIRE1のアミノ酸領域を特定している事から、今後はその配列に対するペプチドまたはモノクローナル抗体を作製することを目指す。そして、各種腎障害モデルマウスを用いた解析により、腎障害におけるタンパク質分解機構のバランス是正の生理・病理学的役割を明らかにする必要がある。前年度には、その基盤となる研究が完了している事から、上記の達成度を提示した。
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| Strategy for Future Research Activity |
前年度の研究成果により、ER stress時にIRE1とAtg12-Atg5の結合レベルが著しく変動し、タンパク質分解機構のバランスが大きく撹乱していた。このことから、IRE1とAtg12-Atg5の結合レベルを指標にすることで、各種腎障害におけるタンパク質分解機構のバランスの異常を明らかにすることが出来る。このことから、今後の研究の推進方策に関しては、第一義に各種腎疾患モデル（培養細胞、モデルマウス）におけるIRE1とAtg12-Atg5の結合レベルをモニタリングし、タンパク質分解機構のバランス異常が起こっている事実を検証する。そして、前年度に特定にしたAtg12-Atg5との結合に不可欠なIRE1のアミノ酸領域に特異的に作用するペプチドおよびモノクローナル抗体を作製し、腎疾患におけるタンパク質分解機構のバランス異常の是正を目指したい。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
前年度には、主に分子機序の解明をすることを第一義の目的にしており、免疫沈降法および抗体等の消耗品の購入がメインであった。研究内容に関しては、特に問題も発生せずに、円滑に進める事が出来たために、予想よりも下回る研究費で遂行することで可能となった。今年度は、主に動物実験をメインにしており、マウスやモデルマウス作製のための試薬、TUNEL 染色キット等の購入をしなければならない。また、大量のサンプルを免疫沈降することにより、ラージスケールで抗体を購入しなければならない。また、今年度は研究報告のために、日本分子生物学会および日本生化学会に参加し、口頭発表を行う予定でいる。そのため、前年度よりも多くの研究費が必要となる。
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Research Products
(8 results)
