ヒト脳内の青斑核に存在するニューロメラニン様色素の構造解析とその加齢過程の解析

2016 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 15K09794
• 研究機関: 藤田保健衛生大学
• 研究代表者: 若松 一雅 藤田保健衛生大学, 保健学研究科, 教授 (80131259)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• キーワード: カテコールアミン / ニューロメラニン / ドーパミン / 黒質 / BSA / β-ラクトグロブリン / DPRA

研究実績の概要

研究実績の概要

中脳黒質中に存在するニューロメラニン（NM）はドーパミン（DA）とシステイン（Cys）から生成する黒褐色の色素で、加齢により増加するがパーキンソン病などの神経変性疾患では減少する。黒質NMは10%程度のタンパク成分を含み、カテコールアミンがタンパクとシステイン残基を経由して共有結合することは既に知られている。しかしながら、DAとタンパクとの結合体がその後どのようになるかは知られていなかった。そこでまず、モデル化合物として、ヘプタペプチドであるDPRA（Ac-R-F-A-A-C-A-A-COOH）、タンパクのモデル化合物として、ウシ血清アルブミン(BSA)、β-ラクトグロブリンを使用した。DAとDPRAをチロシナーゼ酸化し、得られた反応混合物を分取HPLCにより分離精製したところ、主生成物（40%）としてDPRA-5-S-DAが得られた。これを1%フェノール、5%チオグリコール酸存在下、6M-HClで水解すると、5-S-cysteinylDAが88%で得られた。同様に、BSA、β-ラクトグロブリンをチロシナーゼ酸化し、続いてHCl水解すると、11-35%の収率で5-S-cysteinylDAが得られた。チロシナーゼ以外に、酸化剤としてFe(NH4)2(SO4)・6H2O、CuSO4をDA-BSA酸化に使用したところ、Cuイオンの方が二倍ほど反応速度が速かった。DA-BSAとDA-β-ラクトグロブリン結合体の反応スペクトルを経時的に調べたところ、1時間後にゆっくりと580nm付近のピークが上昇した。これは、分子内環化反応などの二次反応が起きていることが推察された。DAとβ-ラクトグロブリンとのチロシナーゼ酸化はBSAよりも早く進行し、30分以降のスペクトルはお互い異なっていることがわかったことから、DA-BSA結合体がDA-β-ラクトグロブリン結合体よりもより安定であると予想された。以上の事より、タンパク結合型DAの酸化的構造は、タンパク質によって異なることがわかった。

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

タンパク結合型カテコールアミンが、agingによりpro-oxidant活性を有するかどうかを調べる目的で、まず、様々なペプチドやタンパク類とドーパミンとの酸化結合を調べた。その結果、タンパクの形状の違いによって、DAタンパク結合複合体の運命が異なることが判明した。

今後の研究の推進方策

DAとタンパク結合型メラニンがpro-oxidant活性を持つかどうかをGSHとの反応から調べたい。過酸化水素量の測定はAmpliflu Redを使用し、568 nmの吸光度を用いて測定する。また同時に、酸化体GSSGが還元体GSHよりも多く生成するかどうかを調べる。この実験により、DA-タンパク結合型メラニンが高いpro-oxidant活性を有していることがわかる。

次年度使用額が生じた理由

本園度に米国デンバーにて行われる国際色素細胞会議に出席する予定のためと将来投稿する論文の英文校正料と投稿料に使用するため、経費の節約を行った。

次年度使用額の使用計画

経費の国際学会および論文投稿料への使用と、消耗品等の適切な使用を行う。

研究成果

• [国際共同研究] イタリア高等医科学研究所/Luigi Zecca(イタリア)
  • 国名: イタリア
  • 外国機関名: イタリア高等医科学研究所/Luigi Zecca
• [雑誌論文] Pheomelanogenesis is Promoted at a Weakly Acidic pH. (2017)
  • 著者名/発表者名: Wakamatsu, K., Nagao, A., Watanabe, M., Nakao, K., and Ito, S.
  • 雑誌名: Pigment Cell Melanoma Res. 巻: 30 ページ: 372-377
  • DOI: 10.1111/pcmr.12587.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The Tyrosinase-Catalyzed Oxidation of the Leukoderma-inducing Agent Raspberry Ketone Produces (E)-4-(3-oxo-1-butenyl)-1,2-benzoquinone. (2017)
  • 著者名/発表者名: Ito, S., Hinoshita, M., Suzuki, E., Ojika, M., and Wakamatsu, K.
  • 雑誌名: Chem. Res. Toxicol. 巻: 30 ページ: 859-868
  • DOI: 10.1021/acs.chemrestox.7b00006.
  • 査読あり
• [雑誌論文] MC1R variants affect the expression of melanocortin and melanogenic genes and the association between melanocortin genes and coloration. (2017)
  • 著者名/発表者名: San-Jose, LM., Ducrest, A-L., Ducret, V., Simon, C., Richter, H., Wakamatsu, K., and Roulin, A.
  • 雑誌名: Mol. Ecol. 巻: 26 ページ: 259-276
  • DOI: 10.1111/mec.13861
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] A novel locus on chromosome 1 underlies the evolution of a melanic plumage polymorphism in a wild songbird. (2017)
  • 著者名/発表者名: Bourgeois, Y.X.C., Delahaie, B., Gautier, M., Lhuillier, E. Male, P-J.G., Bertrand, J.A.M., Cornuault, J., Wakamatsu, K., Bouchez, O., Mould, C., Bruxaux, J., Holota, H., Mila, B., Thebaud, C.
  • 雑誌名: Royal Society Open Science 巻: - ページ: -
  • DOI: 10.1098/rsos.160805
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Physiological conditions and genetic controls of phaeomelanin pigmentation in nestling barn swallows. (2017)
  • 著者名/発表者名: Arai, E., Hasegawa, M., Makino, T., Hagino, A., Sakai, Y., Otsuki, H., Wakamatsu, K., Kawata, M.
  • 雑誌名: Behav. Ecol. 巻: 印刷中 ページ: 印刷中
  • DOI: 10.1093/beheco/arx012
  • 査読あり
• [雑誌論文] Rhododenol-induced leukoderma in a mouse model mimicking Japanese skin. (2016)
  • 著者名/発表者名: Abe, Y., Okamura, K., Kawaguchi, M., Hozumi, Y., Aoki, H., Kunisada, T., Ito, S., Wakamatsu, K., Matsunaga, K., Suzuki, T.
  • 雑誌名: J. Dermatol. Sci. 巻: 81 ページ: 35-43
  • DOI: 10.1016/j.jdermsci.2015.10.011
  • 査読あり
• [雑誌論文] The Metabolic Fate of ortho-Quinones Derived from Catecholamine Metabolites. (2016)
  • 著者名/発表者名: Ito, S., Yamanaka, Y., Ojika, M., Wakamatsu, K.
  • 雑誌名: Int. J. Mol. Sci. 巻: 17 ページ: -
  • DOI: 10.3390/ijms17020164
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Circulating melanoma cell is a potential biomarker to detect metastasis and evaluate prognosis. (2016)
  • 著者名/発表者名: Hida, T., Yoneta, A., Wakamatsu, K., Yanagisawa, K., Ishii-Osai, Y., Kan, Y., Kato, J., Yamashita. T.
  • 雑誌名: Australas J. Dermatol. 巻: 57 ページ: 145-149
  • DOI: 10.1111/ajd.12455
  • 査読あり
• [雑誌論文] Roles of reactive oxygen species in UVA-induced oxidation of 5,6-dihydroxyindole-2-carboxylic acid (DHICA) melanin as studied by differential spectrophotometric method. (2016)
  • 著者名/発表者名: Ito, S., Kikuta, M., Koike, S., Szewczyk, G., Sarna, M., Zadlo, A., Sarna, T., Wakamatsu, K.
  • 雑誌名: Pigment Cell Melanoma Res. 巻: 29 ページ: 340-351
  • DOI: 10.1111/pcmr.12469
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Quantifying variation in human scalp hair fiber shape and pigmentation. (2016)
  • 著者名/発表者名: Lasisi, T., Ito, S., Wakamatsu, K., Shaw C.N.
  • 雑誌名: Am. J. Phys. Anthropol. 巻: 160 ページ: 341-352
  • DOI: 10.1002/ajpa.22971
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Identification of shell colour pigments in marine snails clanculus pharaonius and C. margaritarius (Trochoidea; Gastropoda). (2016)
  • 著者名/発表者名: Williams, S.T., Ito, S., Wakamatsu, K., Goral, T., Edwards, N., Wogelius, R., Henkel, T., Oliveira, L.d., Maiai, L., Strekopytov, S., Jeffries, T. Speiser, D., Marsden, J.
  • 雑誌名: Plos One 巻: 11 ページ: -
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0156664
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Inhibitory effects of emodin on intestinal tumor development in Min mice. (2016)
  • 著者名/発表者名: Shimpo, K., Chihara, T., Beppu, H., Kaneko, T., Shinzato, M., Wakamatsu, K., Higashiguchi, T., Sonoda, S.
  • 雑誌名: Clinical Pharmacology and Therapy. 巻: 26 ページ: 45-54
  • 査読あり
• [雑誌論文] Scalp nevus depigmentosus with dermoscopy-detectable diverse hair color. (2016)
  • 著者名/発表者名: Oiso, N., Wakamatsu, K., Kawada, A.
  • 雑誌名: Eur. J. Dermatol. 巻: 26 ページ: 622-623
  • DOI: 10.1684/ejd.2016.2859
  • 査読あり
• [雑誌論文] Color measurement of the animal integument predicts the content of specific melanin forms. (2016)
  • 著者名/発表者名: Galvan, I., Wakamatsu, K.
  • 雑誌名: RSC Advances. 巻: 6 ページ: 79135-79142
  • DOI: 10.1039/c6ra17463a
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] High brood patch temperature of less colourful, less pheomelanic female barn swallows hirundo rustica. (2016)
  • 著者名/発表者名: Hasegawa, M., Arai, E., Ito, S., Wakamatsu, K.
  • 雑誌名: Ibis 巻: 158 ページ: 808-820
  • DOI: 10.111/ibi.12405
  • 査読あり
• [雑誌論文] Aerobic photoreactivity of synthetic eumelanins and pheomelanins: generation of singlet oxygen and superoxide anion. (2016)
  • 著者名/発表者名: Szewczyk, G., Zadlo, A., Sarna, M., Ito, S., Wakamatsu, K., Sarna, T.
  • 雑誌名: Pigment Cell Melanoma Res. 巻: 29 ページ: 669-678
  • DOI: 10.1111/pcmr.12514
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Elemental characterization of melanin in feathers via synchrotron X-ray imaging and absorption spectroscopy. (2016)
  • 著者名/発表者名: Edwards, N.P., van Veelen, A., Anne, J., Manning, P.L., Bergmann, U., Sellers, W.I., Egerton, V.M., Sokaras, D., Alonso-Mori, R., Wakamatsu, K., Ito, S., Wogelius, R.A.
  • 雑誌名: Sci. Rep. 巻: 6 ページ: -
  • DOI: 10.1038/srep34002
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] ロドデノールユーメラニンは強い酸化促進作用をもつ (2016)
  • 著者名/発表者名: 伊藤祥輔、黄倉真恵、若松一雅、山下利春
  • 学会等名: 第27回日本色素細胞学会学術大会
  • 発表場所: 岐阜大学サテライトキャンパス、岐阜市
  • 年月日: 2016-11-12 – 2016-11-13
• [学会発表] N-acetylcysteine (NAC)は紫外線によるロドデノールの色素細胞障害性増強効果を軽減する (2016)
  • 著者名/発表者名: 後藤典子、辻本昌理子、永井宏、正木太朗、伊藤祥輔、若松一雅、錦織千佳子
  • 学会等名: 第27回日本色素細胞学会学術大会
  • 発表場所: 岐阜大学サテライトキャンパス、岐阜市
  • 年月日: 2016-11-12 – 2016-11-13
• [学会発表] カテコールアミン代謝物のオルトキノン体の反応性の比較 (2016)
  • 著者名/発表者名: 若松一雅、山中佑太、田中ひとみ、小鹿一、伊藤祥輔
  • 学会等名: 第27回日本色素細胞学会学術大会
  • 発表場所: 岐阜大学サテライトキャンパス、岐阜市
  • 年月日: 2016-11-12 – 2016-11-13
• [学会発表] The Metabolic Fate of ortho-Quinones Derived from Catecholamine Metabolites. (2016)
  • 著者名/発表者名: Wakamatsu, K., Yamanaka, Y., Tanaka, H., Ojika, M., Ito, S.
  • 学会等名: 20th European Society of Pigment Cell Research Meeting
  • 発表場所: Milan, Italy
  • 年月日: 2016-09-11 – 2016-09-18
  • 国際学会 / 招待講演