神経変性疾患に於ける蛋白質脱イミノ化の分子病理学的解析

• 研究課題/領域番号: 14570210
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 実験病理学
• 研究機関: (財)東京都高齢者研究・福祉振興財団
• 研究代表者: 石神 昭人 財団法人東京都高齢者研究, 福祉振興財団・東京都老人総合研究所, 研究員 (50270658)
• 研究分担者: 丸山 直記 (丸山 直紀) 財団法人東京都高齢者研究, 福祉振興財団・東京都老人総合研究所, 副所長 (00115940) ; 半田 節子 財団法人東京都高齢者研究, 福祉振興財団・東京都老人総合研究所, 助手 (30360697) ; 浅賀 宏昭 東京都老人総合研究所, 遺伝子情報研究グループ, 研究員 (80231877) ; 大沢 多加子 東京都老人総合研究所, 遺伝子情報研究グループ, 主任研究員 (20073017)
• 研究期間 (年度): 2002 – 2004
• 研究課題ステータス: 完了 (2004年度)
• 配分額: 3,300千円 (直接経費: 3,300千円); 2004年度: 600千円 (直接経費: 600千円); 2003年度: 600千円 (直接経費: 600千円); 2002年度: 2,100千円 (直接経費: 2,100千円)
• キーワード: 神経変性疾患 / アルツハイマー病 / ペプチジルアルギニンデイミナーゼ / シトルリン化蛋白質 / ミエリン塩基性蛋白質 / アストロサイト / 老化 / プロテオーム / 蛋白質脱イミノ化酵素 / 脱イミノ化蛋白質 / シトルリン / チュブリン / グリア細胞

研究概要

ペプチジルアルギニンデイミナーゼ(PAD)は、蛋白質中の塩基性アミノ酸であるアルギニンを中性アミノ酸であるシトルリンに変換する酵素である。蛋白質シトルリン化反応は、正電荷を失うことから、蛋白質の高次構造に著しい変化をもたらす。生体内には5種類のアイソフォーム(PAD1,2,3,4/5,6)が存在し、活性化にカルシウムイオンを必要とする。特に、PAD2は脳全体に広く分布し、他型PADは検出されない。本研究では、アルツハイマー病、パーキンソン病、ハンチントン病、脊髄小脳変性症などの神経変性疾患の発症にシトルリン化蛋白質が関与するか明らかにすることを研究目的とした。
(1)アルツハイマー病(AD)患者脳の海馬領域では、シトルリン化蛋白質が多く出現し、病状の進行程度に応じてその量が増加することを明らかにした。細胞の形態や蛍光二重染色により反応性アストロサイトが陽性であることがわかった。
(2)シトルリン化蛋白質分子の同定のために二次元電気泳動法、質量分析計を用いたプロテオーム解析を行った。その結果、ミエリン塩基性蛋白質(MBP)、グリア繊維酸性蛋白質(GFAP)、ビメンチンがアルツハイマー病脳でシトルリン化されていることを同定した。
神経変性疾患の患者脳でのシトルリン化蛋白質の動態やシトルリン化分子の同定を行い、期待通りの結果を得ることができた。アルツハイマー病発症におけるシトルリン化蛋白質の関与は、明白である。

研究成果

• [雑誌論文] Abnormal accumulation of deiminated proteins catalyzed by peptidylarginine deiminase in hippocampal extracts from patients with Alzheimer's disease. (2005)
  • 著者名/発表者名: Ishigami, A., Ohsawa, T.et al.
  • 雑誌名: J.Neurosci.Res. 80 ページ: 120-128
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Abnormal accumulation of deiminated proteins catalyzed by peptidylarginine deiminase in hippocampal extracts from patients with Alzheimer's disease. (2005)
  • 著者名/発表者名: Ishigami, A., Ohsawa, T., Hiratsuka, M., Taguchi, H., Kobayashi, S., Saito, Y., Murayama, S., Asaga, H., Toda, T., Kimura, N., Maruyama, N.
  • 雑誌名: J.Neurosci.Res. 80 ページ: 120-128
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Abnormal accumulation of deiminated proteins catalyzed by peptidylarginine deiminase in hippocampal extracts from patients with Alzheimer's disease. (2005)
  • 著者名/発表者名: Ishigami, A., Ohsawa, T., Hiratsuka, M., Taguchi, H.et al.
  • 雑誌名: J.Neurosci.Res. (in press)
• [雑誌論文] シトルリン化蛋白質と関節リウマチ (2004)
  • 著者名/発表者名: 石神昭人, 丸山直記
  • 雑誌名: 医学のあゆみ 211 ページ: 253-254
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] SMP30 deficiency in mice causes an accumulation of neutral lipids and phospholipids in the liver and shortens the life span. (2004)
  • 著者名/発表者名: Ishigami, A., Kondo, Y., Nanba, R., Ohsawa, T., Handa, S.et al.
  • 雑誌名: Biochem.Biophys.Res.Commun. 315 ページ: 575-580
  • NAID: 40006236477
• [雑誌論文] Senescence marker protein-30 is a unique enzyme that hydrolyzes diisopropyl phosphorofluoridate (DFP) in the liver. (2004)
  • 著者名/発表者名: Kondo, Y., Ishigami, A., Kubo, S., Handa, S.et al.
  • 雑誌名: FEBS Lett. 570 ページ: 57-62
• [雑誌論文] Senescence Marker Protein-30 Knockout Mouse as an Aging Model. (2004)
  • 著者名/発表者名: Maruyama, N., Ishigami, A., Kuramoto, M., Handa, S.et al.
  • 雑誌名: Ann.NY Acad.Sci. 1019 ページ: 383-387
• [雑誌論文] Senescence marker protein-30 (SMP30) regulates Akt activity and contributes to cell survival in Hep G2 cells. (2004)
  • 著者名/発表者名: Matsuyama, S., Kitamura, T., Enomoto, N., Fujita, T.et al.
  • 雑誌名: Biochem.Biophys.Res.Commun. 321 ページ: 386-390
• [雑誌論文] Modulation of gene expression of SMP-30 by LPS and calorie restriction during aging process. (2004)
  • 著者名/発表者名: Jung, K.J., Ishigami, A., Maruyama, N., Takahashi, R.et al.
  • 雑誌名: Exp.Gerontol. 39 ページ: 1169-1177
• [雑誌論文] cDNA cloning, gene organization and expression analysis of human peptidylarginine deiminase type I (2003)
  • 著者名/発表者名: Guerrin, M., Ishigami, A.et al.
  • 雑誌名: Biochem.J. 370 ページ: 167-174
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] cDNA cloning, gene organization and expression analysis of human peptidylarginine deiminase type I. (2003)
  • 著者名/発表者名: Guerrin, M., Ishigami, A., Mechin, MC., Nachat, R., Valmary, S., Sebbag, M., Simon, M., Senshu, T., Serre, G.
  • 雑誌名: Biochem.J. 370 ページ: 167-174
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Increased and type II-specific expression of peptidylarginine deiminase in activated microglia but not hyperplastic astrocytes following kainic acid-evoked neurodegeneration in the rat brain. (2002)
  • 著者名/発表者名: Asaga, H., Akiyama, K., Ohsawa, T., Ishigami, A.
  • 雑誌名: Neurosci.Lett. 326 ページ: 129-132
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Human peptidylarginine deiminase type II : Molecular cloning, gene organization and expression in human skin. (2002)
  • 著者名/発表者名: Ishigami, A., Ohsawa, T.et al.
  • 雑誌名: Arch.Biochem.Biophys. 407 ページ: 25-31
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Protein deimination and peptidylarginine deiminase expression during cornification of rat epidermal keratinocytes. (2002)
  • 著者名/発表者名: Ishigami, A., Asaga, H., et al.
  • 雑誌名: Biomed.Res. 23 ページ: 145-151
  • NAID: 130004713403
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Human peptidylarginine deiminase type II : Molecular cloning, gene organization and expression in human skin. (2002)
  • 著者名/発表者名: Ishigami, A., Ohsawa, T., Asaga, H., Akiyama, K, Kuramoto, M., Maruyama, N.
  • 雑誌名: Arch.Biochem.Biophys. 407 ページ: 25-31
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Protein deimination and peptidylarginine deiminase expression during cornification of rat epidermal keratinocytes. (2002)
  • 著者名/発表者名: Ishigami, A., Asaga, H., Ohsawa, T., Akiyama, K., Maruyama, N.
  • 雑誌名: Biomed.Res. 23 ページ: 145-151
  • NAID: 130004713403
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Guerrin, M., Ishigami, A.et al.: "cDNA cloning, gene organization and expression analysis of human peptidylarginine deiminase type I"Biochem.J.. 370. 167-174 (2003)
• [文献書誌] Ishigami, A., Handa, S., et al.: "Nuclear localization of senescence marker protein-30 (SMP30) in cultured mouse hepatocytes and its homology to RNA polymerase."Biosci.Biotechnol.Biochem.. 67. 158-160 (2003)
• [文献書誌] Ishigami, A., Kondo, Y.et al.: "SMP30 deficiency in mice causes an accumulation of neutral lipids and phospholipids in the liver and shortens the life span."Biochem.Biophys.Res.Commun.. 315. 575-580 (2004)
• [文献書誌] Mori, T., Ishigami, A.et al.: "Senescence marker protein-30 knockout mouse as a novel murine model of senile lung."Pathol.Int.. 54. 167-173 (2004)
• [文献書誌] Asaga H, Akiyama K, Ohsawa T, Ishigami A: "Increased and type II-specific expression of peptidylarginine deiminase in activated microglia but not hyperplastic astrocytes following kainic acid-evoked neurodegeneration in the rat brain"Neurosci. Lett.. 326. 129-132 (2002)
• [文献書誌] Ishigami A, Ohsawa T, Asaga H, Akiyama K, Kuramoto M, Maruyama N: "Human peptidylarginine deiminase type II : Molecular cloning, gene organization and expression in human skin"Arch. Biochem. Biophys.. 407. 25-31 (2002)
• [文献書誌] Ishigami A, Asaga H, Ohsawa T, Akiyama K, Maruyama N: "Protein deimination and peptidylarginine deiminase expression during cornification of rat epidermal keratinocytes"Biomed. Res.. 23. 145-151 (2002)