| 研究課題/領域番号 |
16H04723
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| 研究機関 | 群馬大学 |
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研究代表者 |
南嶋 洋司 群馬大学, 大学院医学系研究科, 教授 (20593966)
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| 研究分担者 |
菱木 貴子 慶應義塾大学, 医学部(信濃町), 講師 (10338022)
久保 亜紀子 慶應義塾大学, 医学部(信濃町), 助教 (50455573)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2021-03-31
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| キーワード | 低酸素 / 代謝 / 水酸化 / PHD / HIF / プロリン水酸化酵素 |
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| 研究実績の概要 |
利用出来る酸素が少ない環境（低酸素環境）に直面したときの生体の防御反応（低酸素応答）は、主に転写因子HIFによって制御されているが、そのHIFも自身のα-サブユニット(HIFα)の特定のプロリン残基がプロリン水酸化酵素PHD (α-ケトグルタル酸依存的dioxygenase)によって水酸化されることで蛋白分解へと導かれる。すなわち、HIFを介した低酸素応答はプロリン残基の水酸化によって制御されていると言える。
このPHDの他にも、我々の身体の細胞内には酸素添加酵素 (oxygenase)が多数存在する。これらの酵素は、それぞれ酸素に対するKm値にこそ差はあるものの、酸素濃度が低下すると酵素活性が低下するのだが、これは即ち、PHDだけに限らず、これらの酸素添加酵素 (oxygenase) の何れもが“低酸素センサー”として機能していると言うことができる。
今まではPHD-HIFで全て説明されてきた感のある低酸素応答の分子メカニズムではあったものの、本研究では、“HIF依存的/非依存的を問わず、低酸素に対する応答反応の全貌を、低酸素による細胞内のoxygenase反応、その中でも水酸化反応に焦点を合わせて解き明かすこと”を目標としている。
本計画で当初標的としていた、正常酸素濃度環境下でoxygenaseによって酵素学的に水酸化されるアミノ酸（プロリンなど）以外に、サンプル調製中に非酵素学的に（人工的に）水酸化されてしまうアミノ酸（メチオニンなど）が網羅的定量を妨げてしまうことが判明した。そのため、サンプル調製中のメチオニンの水酸化を予防する定量系や、あるいは逆に事前に酸素濃度に関係無く全てのメチオニンを水酸化させてしまうことでメチオニンの水酸化の有無を測定系から除外してしまう定量系が必要となった。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
平成30年8月までに、事前実験、水酸化ペプチド・水酸化アミノ酸の定量系を立ち上げ、平成31年3月までに、低酸素環境下でのみ低下する水酸化ペプチドやアミノ酸や代謝産物を網羅的に定量し、低酸素応答の指標となるべきペプチドやアミノ酸や代謝産物を同定し、研究成果をとりまとめる予定であったが、水酸化代謝産物の測定系の樹立の際、水酸化されていない筈のアミノ酸や代謝産物が、サンプル調整・測定の間に非酵素学的に（人工的に）水酸化されており、それが水酸化物の網羅的定量系全体を妨げていることが判明したため、回避策として新しい定量系を立ち上げる必要が生じ、研究計画に8ヶ月の遅れが生じた。
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| 今後の研究の推進方策 |
サンプル調製中に非酵素学的に非特異的に水酸化されてしまうメチオニンなどの代謝産物に対して、酸化を阻害してサンプルを調整するか、逆に全てのメチオニンを酸化してから定量する、という二つの対策を講じて、水酸化ペプチドの網羅的定量を行う予定である。また、脂質などの代謝産物についても、同様の対策を講じて網羅的定量を試みる。
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