グルタチオン非依存的な細胞生存機構の解明

2019 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 18K15039
• 研究機関: 山形大学
• 研究代表者: 小林 翔 山形大学, 大学院医学系研究科, 助教 (10779490)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2020-03-31
• キーワード: フェロトーシス / グルタチオン代謝 / システイン再利用系 / プロテオミクス解析 / メタボロミクス解析

研究実績の概要

細胞内の主要な抗酸化物質であるグルタチオン(GSH)の枯渇は鉄依存性細胞死(フェロトーシス)を誘導する。多くの培養細胞でGSHはシスチン(酸化型Cys)の輸送体であるxCTに依存したCysの供給により維持されるが、xCT欠損マクロファージはCysとGSH量が極めて低いにも関わらず数日間生存すること見出した。本研究ではプロテオミクス解析とメタボロミクス解析を併用し、マクロファージのGSH非依存的な細胞生存機能の分子機構を解明することを目的とした。
プロテオミクス解析の結果、生存に関与する候補タンパク質としてCytosolic non-specific dipeptidase 2(CNDP2)を同定した。CNDP2はシステイニルグリシン分解活性があり、肝臓・腎臓・脳などの臓器に発現することから、GSH分解系を介したCys再利用系が普遍的なCys供給経路として機能する可能性が示唆された。生体におけるCNDP2の生理機能を検討するため樹立したCNDP2欠損(KO)マウスに顕著な表現型を認めていないが、KOマウス由来胚性線維芽細胞(MEF)は野生型よりも増殖能の低下を認めた。ヒトにおいてCNDP2遺伝子異常はⅡ型糖尿病性腎症と関連があるため、今後はCNDP2の腎障害保護作用に焦点を当てた解析を行うと共に培養細胞を用いてCNDP2の細胞生存に関わる機能解析を行う予定である。
合成品を標準化合物としてGSH代謝により生じるγグルタミルペプチド(γGluPeps)のLC-MSによる定量測定法を確立した。γGluPepsは臓器に特徴的な分布が認められ、肝障害時に上昇するいくつかのγGluPepsの産生にはGSH合成系が関与することが分かった。γGluPepsとフェロトーシスとの関連を明らかにすることはフェロトーシスの生体内での役割の解明の重要な手掛かりとなる可能性がある。

研究成果

• [雑誌論文] γ-Glutamylcysteine synthetase and γ-glutamyl transferase as differential enzymatic sources of γ-glutamylpeptides in mice. (2020)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi Sho、Ikeda Yoshitaka、Shigeno Yuhei、Konno Hiroyuki、Fujii Junichi
  • 雑誌名: Amino Acid 巻: 52 ページ: 555～566
  • DOI: 10.1007/s00726-020-02835-2
  • 査読あり
• [雑誌論文] Heterozygous SOD1 deficiency in mice with an NZW background causes male infertility and an aberrant immune phenotype (2019)
  • 著者名/発表者名: Homma Takujiro、Takeda Yuji、Sakahara Satoshi、Ishii Naoki、Kobayashi Sho、Abe Hiroyuki、Asao Hironobu、Fujii Junichi
  • 雑誌名: Free Radical Research 巻: 53 ページ: 1060～1072
  • DOI: 10.1080/10715762.2019.1677901
  • 査読あり
• [雑誌論文] Edaravone, a free radical scavenger, protects against ferroptotic cell death in vitro (2019)
  • 著者名/発表者名: Homma Takujiro、Kobayashi Sho、Sato Hideyo、Fujii Junichi
  • 雑誌名: Experimental Cell Research 巻: 384 ページ: 111592～111592
  • DOI: 10.1016/j.yexcr.2019.111592
  • 査読あり
• [雑誌論文] Induction of ferroptosis by singlet oxygen generated from naphthalene endoperoxide (2019)
  • 著者名/発表者名: Homma Takujiro、Kobayashi Sho、Fujii Junichi
  • 雑誌名: Biochemical and Biophysical Research Communications 巻: 518 ページ: 519～525
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2019.08.073
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ascorbic acid insufficiency impairs spatial memory formation in juvenile AKR1A-knockout mice (2019)
  • 著者名/発表者名: Kurihara Kazuki、Homma Takujiro、Kobayashi Sho、Shichiri Mototada、Fujiwara Hiroki、Fujii Satoshi、Yamada Ken-ichi、Nakane Masaki、Kawamae Kaneyuki、Fujii Junichi
  • 雑誌名: Journal of Clinical Biochemistry and Nutrition 巻: 65 ページ: 209～216
  • DOI: 10.3164/jcbn.19-41
  • 査読あり
• [雑誌論文] Quantitative analysis of γ-glutamylpeptides by liquid chromatography-mass spectrometry and application for γ-glutamyltransferase assays (2019)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi Sho、Tokairin Yoshinori、Miyakoshi Takeru、Saito Takuya、Nagaoka Keita、Ikeda Yoshitaka、Fujii Junichi、Konno Hiroyuki
  • 雑誌名: Analytical Biochemistry 巻: 578 ページ: 13～22
  • DOI: 10.1016/j.ab.2019.04.023
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ferroptosis caused by cysteine insufficiency and oxidative insult (2019)
  • 著者名/発表者名: Fujii Junichi、Homma Takujiro、Kobayashi Sho
  • 雑誌名: Free Radical Research 巻: - ページ: 1～12
  • DOI: 10.1080/10715762.2019.1666983
  • 査読あり
• [学会発表] Oxidative stress aggravates proteasome inhibitor bortezomib-induced proteotoxicity in mice (2019)
  • 著者名/発表者名: Homma Takujiro、Ishii Naoki、Kobayashi Sho、Fujii Junichi
  • 学会等名: 9th Biennial Meeting of Society for Free Radical Research-Asia (SFRR-Asia)、Kyoto
  • 国際学会
• [学会発表] Carnosine dipeptidase2 (CNDP2) as a potential survival factor for xCT-deficient cells against ferroptosis (2019)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi Sho、Homma Takujiro、Okumura Nobuaki、Takao Toshifumi、Sato Hideyo、Fujii Junichi
  • 学会等名: 9th Biennial Meeting of Society for Free Radical Research-Asia (SFRR-Asia)、Kyoto
  • 国際学会
• [学会発表] Quantiative analysis of γ-glutamylpeptides by LC-MS and application for studying liver injury and γ-glutamyltransferase assay (2019)
  • 著者名/発表者名: Fujii Junichi、Kobayashi Sho、Tokairin Yoshinori、Miyakoshi Takeru、Saito Takuya、Nagaoka Keita、Ikeda Yoshinori、Konno Hiroyuki
  • 学会等名: 9th Biennial Meeting of Society for Free Radical Research-Asia (SFRR-Asia)、Kyoto
  • 国際学会
• [学会発表] フリーラジカル消去剤エダラボンによるフェロトーシス抑制作用 (2019)
  • 著者名/発表者名: 本間拓二郎、小林翔、佐藤英世、藤井順逸
  • 学会等名: 第72回日本酸化ストレス学会学術集会、札幌
• [学会発表] LC-MSによるγグルタミルペプチド類の定量解析と生体内でのγグルタミルペプチド類の産生経路に関する研究 (2019)
  • 著者名/発表者名: 小林翔、文潔、本間拓二郎、茂野優平、長岡啓太、斎藤拓也、池田義孝、今野博行、藤井順逸
  • 学会等名: 第92回日本生化学会大会、横浜
• [学会発表] Aldehyde reductase (Ak1a)ノックアウトマウスの発育障害ならびに発癌剤感受性に関する検討 (2019)
  • 著者名/発表者名: 石井直樹、本間拓二郎、小林翔、藤井順逸
  • 学会等名: 第92回日本生化学会大会、横浜
• [学会発表] エダラボンをはじめとする各種フリーラジカル消去剤によるフェロトーシス抑制作用 (2019)
  • 著者名/発表者名: 本間拓二郎、小林翔、佐藤英世、藤井順逸
  • 学会等名: 第92回日本生化学会大会、横浜
• [図書] Ferroptosis in Health and Disease (Daolin Tang ed) (2019)
  • 著者名/発表者名: Fujii Junichi、Kobayashi Sho、Homma Takujiro
  • 総ページ数: 324(197-213)
  • 出版者: Springer Nature
• [備考] 山形大学大学院 医学系研究科 生命環境医科学専攻 生化学・分子生物学講座
  • URL: http://www.id.yamagata-u.ac.jp/BiochemII/b2.html