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2019 年度 実施状況報告書

新規脳内糖化ステロールの代謝酵素の組織化学的局在解析システムの開発

研究課題

研究課題/領域番号 17KK0147
研究機関国立研究開発法人理化学研究所

研究代表者

秋山 央子  国立研究開発法人理化学研究所, 脳神経科学研究センター, 研究員 (80623462)

研究期間 (年度) 2018 – 2020
キーワード糖化ステロール / グルコシルセラミド分解酵素
研究実績の概要

2019年度は、GBA1とGBA2の酵素反応産物である糖化ステロールについて、組織化学的局在解析法の開発に着手した。従来法のマトリックス支援レーザー脱離イオン化飛行時間型質量分析計(MALDI-TOF-MS)を用いたイメージング質量分析法では、脳組織中に多量に存在するガラクトシルセラミドによって微量脂質は埋もれてしまい、糖化ステロールの可視化は困難を極めた。また、糖化ステロールの中には、同一分子量で構造が類似する異性体が含まれるが、クロマトグラフィーを用いない従来法では異性体の分離が困難である。そこで、脳組織切片上の各区画から抽出した脂質を液体クロマトグラフィー/質量分析法(LC/MS)で分離・解析し、脳組織での糖化ステロールの2次元局在解析技術を開発することにした。脳組織切片上から抽出できる脂質量は微量であるため、LC/MSを用いた糖化ステロール分析の高感度化を試みた。LCの一種である親水性相互作用クロマトグラフィーを用いると、セミミクロ流量では糖化ステロール異性体の分離が行えることから、セミミクロ流量からナノ流量へのスケールダウンを試みた。ナノ流量では、配管の体積やサンプル注入量をセミミクロ流量の場合と同一になるようにスケールダウンできないことが原因し、糖化ステロール異性体の分離が難しい可能性が浮上した。しかしながら、糖化ステロール以外の糖脂質異性体の中でナノ流量においても分離が可能であるものがあったため、糖化ステロール異性体については、今後スケールダウンの検討をさらに詳細に進めることで分離が可能になるかもしれない。

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

質量分析装置を用いた糖化ステロールの組織化学的局在解析法の開発に着手したが、ナノ流量のLC条件において糖化ステロール異性体の分離を達成できていないことから、研究はやや遅れていると判断した。

今後の研究の推進方策

引き続き、質量分析装置を用いた糖化ステロールの組織化学的局在解析法の開発を進める。また、糖化ステロールを認識する抗体の作製に着手する。質量分析装置または抗体を用いて糖化ステロールの組織化学的局在解析が可能になった場合には、海外共同研究者が開発したプローブを用いて活性をもつGBA1/2の局在を解析し、GBA1/2の酵素活性と酵素反応産物である糖化ステロールの局在情報を重ね合わせる方法を開発する。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2020 2019

すべて 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 2件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 2件)

  • [雑誌論文] Glucocerebrosidases catalyze a transgalactosylation reaction that yields a newly-identified brain sterol metabolite, galactosylated cholesterol2020

    • 著者名/発表者名
      Akiyama, H., Ide, M., Nagatsuka, Y., Sayano, T., Nakanishi, E., Uemura, N., Yuyama, K., Yamaguchi, Y., Kamiguchi, H., Takahashi, R., Aerts, J. M. F. G., Greimel, P. and Hirabayashi, Y
    • 雑誌名

      Journal of Biological Chemistry

      巻: 295 ページ: 5257-5277

    • DOI

      10.1074/jbc.RA119.012502

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Role of β-glucosidase 2 in aberrant glycosphingolipid metabolism: model of glucocerebrosidase deficiency in zebrafish2019

    • 著者名/発表者名
      Lelieveld, L. T., Mirzaian, M, Kuo, C-L., Artola M., Ferraz, M. J., Peter, R. E. A., Akiyama, H., Greimel, P., van den Berg, R. J. B. H. N., Overkleeft, H. S., Boot, R. G., Meijer, A. H., and Aerts, J. M. F. G.
    • 雑誌名

      Journal of Lipid Research

      巻: 60 ページ: 1851-1867

    • DOI

      10.1194/jlr.RA119000154

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] グルコシルセラミド分解酵素はステロールとガラクトシルセラミド間のトランスガラクトシレーション反応を触媒する2019

    • 著者名/発表者名
      秋山央子、井手三津子、Peter Greimel、Hans Aerts、上口裕之、平林義雄
    • 学会等名
      第61回日本脂質生化学会
  • [学会発表] Newly identified brain sterol metabolite glycosylated sterols are metabolized by β-glucocerebrosidase 1 and 2 in vivo2019

    • 著者名/発表者名
      Hisako Akiyama, Mitsuko Ide, Etsuro Nakanishi, Norihito Uemura, Yoshiki Yamaguchi, Hiroyuki Kamiguchi, Ryosuke Takahashi, Peter Greimel and Yoshio Hirabayashi
    • 学会等名
      25th International Symposium on Glycoconjugates
    • 国際学会
  • [学会発表] Glucocerebrosidase mediates a crosstalk between glycosphingolipid and sterol2019

    • 著者名/発表者名
      Hisako Akiyama
    • 学会等名
      Japan-Europe Workshop on Glycosphingolipids and Membrane Homeostasis
    • 国際学会
  • [学会発表] グルコシルセラミド分解酵素による新規脳内ステロール代謝物・ステロール配糖体の代謝制御2019

    • 著者名/発表者名
      秋山央子、井手三津子、中西悦郎、上村紀仁、山口芳樹、Peter Greimel、上口裕之、高橋良輔、平林義雄
    • 学会等名
      第92回 日本生化学会大会

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公開日: 2021-01-27  

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