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2016 年度 実施状況報告書

一群のミトコンドリア蛋白質由来新規生理活性ペプチドによる生体調節機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 16K01923
研究機関長浜バイオ大学

研究代表者

向井 秀仁  長浜バイオ大学, バイオサイエンス学部, 准教授 (20251027)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
キーワード生体機能物質 / 活性発現の分子機構 / クリプタイド / 自然免疫機構 / 炎症 / 好中球 / 肥満細胞 / 肝傷害モデル
研究実績の概要

我々は好中球を活性化する新しい生理活性ペプチド、マイトクリプタイド-1(MCT-1)ならびにマイトクリプタイド-2(MCT-2)を同定し、それらがミトコンドリアタンパク質に由来する断片ペプチドであることを明らかにしている。本研究は、それら一群のミトコンドリアタンパク質由来好中球活性化ペプチド、マイトクリプタイド(MCTs)の生体機能を個体レベルで解明すること、ならびに受容体を同定し情報伝達機構を明らかにすること、により、リウマチや虚血性心疾患、アルツハイマー病など、様々な非感染性炎症をともなう疾病の発症におけるMCTsの役割を明らかにすることを目的としている。本年度の研究の結果、下記の示す研究成果を得ることができた。
1)MCT-1の個体レベルにおける機能を解析するため、MCT-1をマウス腹腔内に投与し、浸潤する細胞を検討した。その結果、特定の濃度範囲(3 nmol/kg程度)において、MCT-1が顕著な好中球浸潤を惹起すること、また100 nmol/kg以上の投与により肥満細胞の脱顆粒が誘導されることが示された。
2)マウスにおいてアセトアミノフェンを腹腔内に投与することにより、実験的劇症肝炎を誘発し、それにより惹起される肝臓への好中球の浸潤に対するMCT-1中和抗体の効果を検討した。その結果、MCT-1中和抗体の静脈投与により、肝臓への好中球の浸潤がほぼ完全に阻害されることが示され、実験的劇症肝炎の発症・拡大にMCT-1が関与していることが示唆された。
3)最近我々が新たに同定した非常に高い自然免疫活性化能を示すペプチド、マイトクリプタイド-3(MCT-3)について、このペプチドにビオチンならびに架橋基を導入し、受容体とクロスリンクさせることにより受容体分子の同定を試みた。その結果、受容体候補として、MCT-3による好中球活性化に関与する3種類のタンパク質を同定した。

現在までの達成度 (区分)
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

非感染性の炎症を起こす因子として、ミトコンドリア由来の傷害関連分子パターン(DAMPs)が近年注目されているが、それを構成する具体的な分子は不明である。上述したように、我々はすでに好中球を活性化する新しい生理活性ペプチド、MCT-1ならびにMCT-2を同定しているが、最近の我々の研究で、それらがDAMPsを構成する因子であることが示唆された。そこで本研究では、それらMCTsの、(1)生体機能を個体レベルで解明すること、(2)受容体を同定し情報伝達機構を明らかにすること、(3)MCTsのDAMPsとの関連を解明し、リウマチや虚血性心疾患、アルツハイマー病など、様々な非感染性炎症をともなう疾病の発症におけるMCTsの役割を明らかにすることで、それら難病に対する革新的な治療法や治療薬を提供すること、を目的とし研究を遂行している。当初計画では本年度、MCTsが免疫細胞に与える効果を個体レベルで解析すること、様々なMCTsに対する中和抗体ならびに拮抗阻害薬を創製すること、さらにMCTsに対する受容体同定を試みること、を目標としていた。すでに、「研究実績の概要」でも述べたが、本年度の研究により、実験動物であるマウスにおいて、MCT-1が好中球の浸潤ならびに肥満細胞の活性化を惹起することを明らかにするとともに、MCT-1に対する中和抗体が、実験的肝炎モデルにおける好中球の浸潤を阻害することが示され、MCT-1が少なくとも急性肝炎における肝臓の起炎ならびに拡大に関与する可能性が見出された。これらの結果は、我々が見出した一群の新たな生理活性ペプチド、MCTsが非感染性炎症に関わる可能性を初めて示す意義深い結果である。さらに、本年度の研究により、MCTsに対する受容体候補タンパク質の同定にも成功しており、本研究が順調にスタートしたと言える結果と考えられる。

今後の研究の推進方策

本研究は、我々が同定した一群の新しい好中球を活性化する生理活性ペプチド、MCTsの生体機能を明らかにするとともに、様々な炎症との関連を解明することを目的としている。上述したように、本年度の検討により、MCT-1が急性肝炎の発症に関与している可能性が示されたが、今後はMCT-1について、さらに様々な炎症との関連を検討するとともに、MCT-1以外のMCTsについても順次検討を開始するため、下記の研究を行う。
1)好中球におけるMCTsに対する受容体の同定:
好中球様細胞において、本年度の検討で同定した3種類のタンパク質の発現をノックダウンし、MCTsが惹起するβ-hexosaminidaseの分泌量や細胞内カルシウム濃度などを測定することで、MCTsの情報伝達に関与するものを選別する。ノックダウン実験の結果により情報伝達への関与が認められたタンパク質については、それらを細胞に発現させ、MCTsの情報伝達が起こることを確認することで、受容体あるいはその複合体を構成するタンパク質を同定する。
2)傷害モデルにおけるMCTsの関与および分子形態の解析:
(a) 腎臓や心臓などをはじめとした組織傷害モデルを、マウスあるいはラットで作製・構築する。そして、あらかじめMCTsに特異的な中和抗体あるいは拮抗薬を尾静脈より投与した後、組織傷害を起こすことで、それらが様々な組織傷害の病因因子であるかを検討する。
(b) 様々な傷害モデル動物の血液を採取し、ペプチド認識抗体を用いたアフィニティクロマトグラフィーを行うことで、含まれる様々なMCTsの精製を試みる。さらにその精製サンプルを逆相HPLCにより分析し、含まれるペプチド成分について質量分析やエドマン分解により配列解析することで、体循環に乗ったMCTsの存在および、その分子形態を解析する。

  • 研究成果

    (19件)

すべて 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 5件、 招待講演 3件) 図書 (1件) 備考 (2件)

  • [国際共同研究] University of Goteborg(スウェーデン)

    • 国名
      スウェーデン
    • 外国機関名
      University of Goteborg
  • [国際共同研究] Pennsylvania State University(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      Pennsylvania State University
  • [雑誌論文] Structure-activity relationships of mitocryptide-2 for the elucidation of ligand recognition mechanisms of formyl-peptide receptor 22017

    • 著者名/発表者名
      Kodai Nishino, Takayuki Marutani, Koki Tsutsumi, Tatsuya Hattori, Yoshiaki Kiso, Hidehito Mukai
    • 雑誌名

      Peptide Science

      巻: 2016 ページ: 107-108

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Acquisition of specific monoclonal antibody against mitocryptide-2 for the detection of early stage of inflammation2017

    • 著者名/発表者名
      Takenori Yamada, Tatsuya Hattori, Akane Fukui, Takayuki Marutani, Koki Tsutsumi, Yoshiaki Kiso, Hidehito Mukai
    • 雑誌名

      Peptide Science

      巻: 2016 ページ: 119-120

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Preparation of specific neutralizing monoclonal antibody against mitocryptide-3 for the elucidation of its physiological roles2017

    • 著者名/発表者名
      Hiroki Morikawa, Tatsuya Hattori, Kenta Nakashima, Takayuki Marutani, Koki Tsutsumi, Yoshiaki Kiso, Hidehito Mukai
    • 雑誌名

      Peptide Science

      巻: 2016 ページ: 155-156

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Mitochondrial protein-derived cryptides: are endogenous N-formylated peptides including mitocryptide-2 components of mitochondrial damage-associated molecular patterns?2016

    • 著者名/発表者名
      Takayuki Marutani, Tatsuya Hattori, Koki Tsutsumi, Yusuke Koike, Akihiko Harada, Kosuke Noguchi, Yoshiaki Kiso, Hidehito Mukai
    • 雑誌名

      Biopolymers (Peptide Science)

      巻: 106 ページ: 580-587

    • DOI

      10.1002/bip.22788

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Mitocryptides as mitochondrial damage associated molecular patterns2017

    • 著者名/発表者名
      Hidehito Mukai, Tatsuya Hattori, Takayuki Marutani, Koki Tsutsumi, Yoshiaki Kiso
    • 学会等名
      19th Takeda Science Foundation Symposium on Bioscience
    • 発表場所
      武田薬品研修所(大阪府吹田市)
    • 年月日
      2017-01-20 – 2017-01-21
    • 国際学会
  • [学会発表] Mitocryptides: mitochondrial protein-derived neutrophil-activating peptides that promote innate immune responses2016

    • 著者名/発表者名
      Hidehito Mukai, Tatsuya Hattori, Takayuki Marutani, Koki Tsutsumi, Yoshiaki Kiso
    • 学会等名
      2nd Peptides and Proteins Symposium Singapore 2016
    • 発表場所
      Nanyang Technological University (Singapore)
    • 年月日
      2016-12-08 – 2016-12-09
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Structure-activity relationships of mitocryptide-2 for the elucidation of ligand recognition mechanisms of formyl-peptide receptor 22016

    • 著者名/発表者名
      Kodai Nishino, Takayuki Marutani, Koki Tsutsumi, Tatsuya Hattori, Yoshiaki Kiso, Hidehito Mukai
    • 学会等名
      第53回ペプチド討論会
    • 発表場所
      京都テルサ(京都府京都市)
    • 年月日
      2016-10-26 – 2016-10-28
  • [学会発表] Acquisition of specific monoclonal antibody against mitocryptide-2 for the detection of early stage of inflammation2016

    • 著者名/発表者名
      Takenori Yamada, Tatsuya Hattori, Akane Fukui, Takayuki Marutani, Koki Tsutsumi, Yoshiaki Kiso, Hidehito Mukai
    • 学会等名
      第53回ペプチド討論会
    • 発表場所
      京都テルサ(京都府京都市)
    • 年月日
      2016-10-26 – 2016-10-28
  • [学会発表] Preparation of specific neutralizing monoclonal antibody against mitocryptide-3 for the elucidation of its physiological roles2016

    • 著者名/発表者名
      Hiroki Morikawa, Tatsuya Hattori, Kenta Nakashima, Takayuki Marutani, Koki Tsutsumi, Yoshiaki Kiso, Hidehito Mukai
    • 学会等名
      第53回ペプチド討論会
    • 発表場所
      京都テルサ(京都府京都市)
    • 年月日
      2016-10-26 – 2016-10-28
  • [学会発表] ミトコンドリアDAMPsの活性候補因子であるマイトクリプタイドが惹起する好中球遊走メカ ニズムの解析2016

    • 著者名/発表者名
      服部竜弥、森川広樹、堤光己、丸谷飛之、木曽良明、向井秀仁
    • 学会等名
      第89回 日本生化学会大会
    • 発表場所
      仙台国際センター/東北大学川内北キャンパス(宮城県仙台市)
    • 年月日
      2016-09-25 – 2016-09-27
  • [学会発表] Mitocryptides induce neutrophil migration in vivo as mitochondrial DAMPs promote2016

    • 著者名/発表者名
      Tatsuya Hattori, Hiroki Morikawa, Koki Tsutsumi, Takayuki Marutani, Yoshiaki Kiso, Hidehito Mukai
    • 学会等名
      8th International Peptide Symposium / 34th European Peptide Symposium
    • 発表場所
      Leipzig University (Leipzig, Germany)
    • 年月日
      2016-09-04 – 2016-09-09
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Structure-activity relationships of mitocryptides that are candidate factors for mitochondrial DAMPs on neutrophil activation2016

    • 著者名/発表者名
      Hidehito Mukai, Kenta Nakashima, Koki Tsutsumi, Kodai Nishino, Takayuki Marutani, Tatsuya Hattori, Yoshiaki Kiso
    • 学会等名
      8th International Peptide Symposium / 34th European Peptide Symposium
    • 発表場所
      Leipzig University (Leipzig, Germany)
    • 年月日
      2016-09-04 – 2016-09-09
    • 国際学会
  • [学会発表] Mitocryptides: mitochondrial protein-derived cryptides that promote innate immune responses2016

    • 著者名/発表者名
      Hidehito Mukai, Tatsuya Hattori, Takayuki Marutani, Koki Tsutsumi, Yoshiaki Kiso
    • 学会等名
      German-Japanese Symposium on Peptide Science
    • 発表場所
      六甲山ホテル(兵庫県神戸市)
    • 年月日
      2016-05-22 – 2016-05-26
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 新規好中球活性化ペプチド、マイトクリプタイド-2の構造活性相関の検討2016

    • 著者名/発表者名
      西野弘大, 丸谷飛之, 堤光己, 服部竜弥, 木曽良明, 向井秀仁
    • 学会等名
      第63回日本生化学会近畿支部例会
    • 発表場所
      神戸薬科大学(兵庫県神戸市)
    • 年月日
      2016-05-21
  • [図書] ホルモンから見た生命現象と進化シリーズ 7巻 生体防御・社会性2016

    • 著者名/発表者名
      向井秀仁他,水澤寛太、矢田崇 編
    • 総ページ数
      258 (35-47)
    • 出版者
      裳華房
  • [備考] 長浜バイオ大学ペプチド科学研究室

    • URL

      http://b-lab.nagahama-i-bio.ac.jp/~h_mukai/

  • [備考] 長浜バイオ大学教員紹介

    • URL

      http://www.nagahama-i-bio.ac.jp/research/

URL: 

公開日: 2019-12-27   更新日: 2022-06-09  

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