骨のコラーゲン線維分解におけるグリコサミノグリカンの新たな機能の解明

2020 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 18K06106
• 研究機関: 弘前大学
• 研究代表者: 多田羅 洋太 弘前大学, 医学研究科, 助教 (00443995)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2021-03-31
• キーワード: グリコサミノグリカン / 骨分解 / コラーゲン線維

研究実績の概要

コラーゲンとグリコサミノグリカン（GAG）は骨の主要な有機成分であるにもかかわらず、その相互作用はこれまでほとんど知られていなかった。しかし本研究により酸性条件下でGAGがコラーゲン線維に結合して耐酸性コラーゲン線維を形成することが見い出されたことにより、コラーゲン分解においてGAGが新しい役割を担うことが予想されている。
該当年度では、コラーゲンの分解産物を網羅的にモニターできる質量分析装置を使用した測定系を用いて、カテプシンKによる耐酸性コラーゲン線維の分解について検討した。コラーゲン線維はカテプシンKによる分解を受け、経時的にN末端およびC末端側から分子内部へと分解が進行する様子がモニターされた。コンドロイチン4-硫酸を結合した耐酸性コラーゲン線維では、コラーゲンの内部配列の分解が抑制される傾向が見られた。一方、走査型電子顕微鏡によるコラーゲン線維の観察実験では、GAG添加により形成が見られたコラーゲン線維の束構造がカテプシンKに対して耐性を持つ様子が観察された。このようなGAGによるコラーゲン線維保護作用は、質量分析装置を用いた結果が裏付けている。
以上より、コラーゲン線維はカテプシンKによる分解の際に、GAGと結合して耐酸性コラーゲン線維を形成することでカテプシンKの基質特異性に関与することが示唆された。このことは、骨分解におけるコラーゲン線維の分解メカニズムを解明する上で重要な知見であると思われる。

研究成果

• [雑誌論文] Blockade of PAR-1 Signaling Attenuates Cardiac Hypertrophy and Fibrosis in Renin-Overexpressing Hypertensive Mice (2020)
  • 著者名/発表者名: Yokono Y., Hanada K., Narita M., Tatara Y., Kawamura Y., Miura N., Kitayama K., Nakata M., Nozaka M., Kato T., Kudo N., Tsushima M., Toyama Y., Itoh, K., Tomita H.
  • 雑誌名: Journal of the American Heart Association 巻: 16 ページ: e015616
  • DOI: 10.1161/JAHA.119.015616
  • 査読あり
• [雑誌論文] Regulation of Nrf2 by Mitochondrial Reactive Oxygen Species in Physiology and Pathology (2020)
  • 著者名/発表者名: Kasai S, Shimizu S, Tatara Y, Mimura J, Itoh K
  • 雑誌名: Biomolecules 巻: 17 ページ: 320
  • DOI: 10.3390/biom10020320
  • 査読あり
• [雑誌論文] HER2-positive breast cancer that resists therapeutic drugs and ionizing radiation releases sphingomyelin-based molecules to circulating blood serum (2020)
  • 著者名/発表者名: Monzen S, Tatara Y, Mariya Y, Chiba M, Wojcik A, Lundholm L
  • 雑誌名: Molecular and clinical oncology 巻: 13 ページ: 70
  • DOI: 10.3892/mco.2020.2140
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Proteomic changes by radio-mitigative thrombopoietin receptor agonist romiplostim in the blood of mice exposed to lethal total-body irradiation (2020)
  • 著者名/発表者名: Nishida T, Yamaguchi M, Tatara Y, Kashiwakura I
  • 雑誌名: International journal of radiation biology 巻: 96 ページ: 1125-1134
  • DOI: 10.1080/09553002.2020.1787546
  • 査読あり
• [産業財産権] 認知機能障害のバイオマーカー及びその検出薬、被験者の認知機能障害を検査する方法、認知機能障害の治療又は改善手段を被験者に提示する方法、並びに認知機能障害の治療又は改善物質のスクリーニング方法 (2020)
  • 発明者名: 多田羅洋太，他6名
  • 権利者名: 弘前大学，他2機関
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: PCT/JP2020/049251
  • 外国