摂食・代謝制御におけるガングリオシドの機能解明

2014 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 26440061
• Research Institution: Tohoku Pharmaceutical University
• Principal Investigator: 稲森 啓一郎 東北薬科大学, 薬学部, 准教授 (70710375)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2017-03-31
• Keywords: スフィンゴ糖脂質 / ガングリオシド / GM3 / 視床下部 / 炎症 / 受容体シグナル

Outline of Annual Research Achievements

高脂肪食摂取などのストレスは、視床下部での炎症とそれに伴うレプチン抵抗性を惹起し、摂食・代謝調節機能に異常をきたすことで肥満・インスリン抵抗性などの病態へと導く。本研究では、（１）視床下部におけるガングリオシド分子種の炎症性メディエーターとしての役割の検証，（２）炎症および摂食・代謝性の受容体シグナルにおけるガングリオシドの生理的機能の解析を行い、視床下部のエネルギー恒常性維持機能における糖脂質ガングリオシドの生理的役割を明らかすることを目的としている。
（１）について、視床下部由来神経細胞株を比較的低濃度の炎症性サイトカイン(TNF-α，IL-1β，IL-6)存在下で培養し、ガングリオシド分子種の発現変化とその生合成に関わる酵素遺伝子のmRNA発現を、それぞれTLCとreal-time PCRにて検討した。0.03 nMから0.1 nMの各サイトカインによってガングリオシドの発現増加が見られ、特定の糖転移酵素遺伝子の発現増加も観察された。これらのサイトカインを同時に添加した場合、相乗的なガングリオシドの増加も見られた。また、LC-MS/MSによる視床下部の各ガングリオシド分子種の定量的な解析を行うための条件検討をC57BL/6マウスの全脳および視床下部を用いて行い、ガングリオシドGM3の炭素鎖長の違いなどを含めた各分子種の検出ができた。
（２）については、培養細胞を用いてメラノコルチン等のシグナルにおけるガングリオシドGM3の影響を検討するため、GM3合成酵素遺伝子の過剰発現およびCRISPR/Cas9を用いてノックアウト細胞を作製した。現在、そのシグナルにおけるガングリオシドの影響について調べている。

Current Status of Research Progress

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

Reason

本年度は、視床下部由来神経細胞株の炎症性サイトカインに対する応答として、ガングリオシドの発現増加を指標に検討を行った。サイトカインの種類によっても異なるパターンの変化、そして相乗的効果も見られたことから、今後、視床下部の炎症におけるガングリオシドの発現制御について詳細な解析を進めていく上で有用な結果が得られた。また、ガングリオシドの生合成出発の鍵となるGM3合成酵素遺伝子のHEK293細胞におけるノックアウト株を作成した。現在、視床下部由来神経細胞株２種類についてもノックアウト細胞の作成を進めており、受容体シグナルにおけるガングリオシドの機能を検討するためのツールが揃いつつある。本年度計画していた実験の一部は現在進行中あるいは予定変更により行わなかったが、全体的には達成度はおおむね順調である。

Strategy for Future Research Activity

当初の計画にあるように、KKAy/GM3SKOの視床下部の解析を重点的に進めていく。レプチン投与に対する応答性や抵抗性の改善が見られるのか、野生型マウスとの比較検討を行う。

Causes of Carryover

本年度では、所属研究室に既存の抗体や試薬を共用できるケースが多かったため、予定より使用額が抑えられた。

Expenditure Plan for Carryover Budget

次年度からは、マウス数の増大、各ニューロンのマーカーやシグナル分子に対する抗体、各種リガンド、ELISAキット等を順次購入していき、効率よく進めていく予定である。