| 研究課題/領域番号 |
19K07208
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| 研究機関 | 明治薬科大学 |
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研究代表者 |
小笠原 裕樹 明治薬科大学, 薬学部, 教授 (20231219)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | カルボニルストレス / 統合失調症 / 翻訳後修飾 / プロテオミクス / メチルグリオキサール |
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| 研究実績の概要 |
メチルグリオキサール(MGO)の代謝酵素であるGLO1を欠損したマウスに、ビタミンB6欠乏食を与えて作成された“カルボニルストレス性統合失調症”モデルマウスを用いて実験を行った。このモデル系は、野生型通常食餌群、野生型ビタミンB6欠乏群、GLO1欠損通常食餌群及びGLO1欠損ビタミンB6欠乏群の4群から構成されている。野生型の通常食を与えたマウスに比べ、モデルマウスの脳内において遊離のMGO濃度が有意に上昇していることが確認された。この結果をもとに、脳内の6領域を分画して、主にMGOを前駆体として生成する糖化タンパク質の蓄積について、1次元のウエスタンブロット法を用いて調べたところ、メチルグリオキサールヒドロイミダゾロン(MG-H1)構造を有するカルボニル化タンパク質が、前頭前皮質、海馬、脳幹、線条体及び小脳において有意に増加していることが明らかとなった。そこで、まず、各マウスグループの前頭前皮質より得られたサンプルを用いて、2次元電気泳動後、MG-H1化が亢進しているタンパク質をウエスタンブロット法で検出し、当該するスポットを切り出し、ゲル内でペプチドに消化後、nano LC-Orbitrap-MS/MS装置に供して、修飾を受けたペプチドを検出することにより特定のMG-H1化タンパク質の同定を試みた。その結果として、前頭前皮質画分において、Synapsin 1とCRMP3のアルギニン残基がMG-H1化されていることが判った。その特異的なMG-H1化が、野生型通常食餌のマウスに比べ、GLO1を欠損したモデルマウスにおいて亢進していることを、免疫沈降法を用いて証明した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
カルボニルストレス性統合失調症モデルマウスを用いた予備検討で見られた、メチルグリオキサール（MGO)の脳内蓄積の再現性を確認すると共に、その局在を調べるため、前頭前皮質、海馬、側坐核、脳幹、線条体及び小脳を分画して測定を行ったところ、統合失調症への関与が推定されている前頭前皮質と海馬、及び側坐核におけるMGOの有意な蓄積が認められた。本課題において計画したとおり、今年度の予定として、構築した疾患モデルマウスにおける脳内カルボニルストレスの負荷を確認することに成功した。そのカルボニル化の修飾構造が、予想以上に特異的なものであったことと、脳内の特定部位において認められたことは、今後の展開において、標的を絞りやすという点で有利であると考察される。また、カルボニル化が亢進しているタンパク質の同定法が、確立できたことにより、今後、病態に関与する可能性のあるタンパク質の候補が見いだされることが期待できる。
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| 今後の研究の推進方策 |
疾患モデルマウスを用いる実験において、海馬や側坐核において、カルボニル化が亢進している特定のタンパク質を同定する。その中で、病態に関与する可能性が予想されるタンパク質については、その構造的及び機能的変化について、多角的な評価を行う。
カルボニルストレス性統合失調症患者由来のiPS細胞から分化誘導した神経及びグリア細胞については、メチルグリオキサールとカルボニル化タンパク質の蓄積について、健常人由来のiPS細胞から分化誘導した細胞と比較することにより評価する。カルボニル化タンパク質の蓄積を認めた場合、その修飾状態を解析すると共に、特定タンパク質の同定を試みる。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
消耗品費が、複数購入により割り引かれたことにより若干残った。次年度の試薬購入費の一部となる。
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