補酵素PQQで惹起されるレドックスシグナルによる細胞外マトリックスリモデリング

2020 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 19K11728
• 研究機関: 愛知医科大学
• 研究代表者: 笹倉 寛之 愛知医科大学, 医学部, 特別研究助教 (50751616)
• 研究分担者: 武内 恒成 愛知医科大学, 医学部, 教授 (90206946)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2022-03-31
• キーワード: PQQ / 細胞外マトリックス / 活性酸素 / 糖鎖 / 化学誘導体 / モデル生物 / 再生・修復 / シナプス

研究実績の概要

本年度の成果
1) PQQによる個体レベルでの傷修復の解析をC. elegansを用いて行った。表皮構造に異常を生じる突然変異体をPQQ存在下で飼育したところ、傷の大幅な回復が観察された。PQQに傷の修復促進活性があることがわかった。
2) 昨年度の研究で、PQQ誘導体の一つが、PQQと同等及びより強いdual oxidase 活性化能を持ち、細胞株・マウス個体への過剰投与の際の毒性を軽減することを示した。本年度は、種々の細胞株への投与、投与条件の詳細な検討を行い、普遍的に誘導体がPQQより過剰投与に伴う毒性を軽減させていることを示した。この誘導体の線虫寿命への影響を検証した。驚くべきことに、長寿になるという予想に反して投与後数日で全ての線虫個体に internal hatching を誘導し死滅させた。変異体を用いた解析から、誘導体は dual oxidase 非依存的にinternal hatching を線虫に誘導し死滅させると考えられた。また、マウスに誘導体を過剰投与しても異常がないことから、誘導体の効果は線虫に対して特異的であることがわかった。
3) 神経系で機能する補体分子C1qは神経シナプス機能に重要な役割をはたす(Matsuda et.al.,Neuron (2016))。今回、細胞外マトリックスのリモデリング解析の過程でC1qの局在化変化を解析し、マトリックスリモデリングの重要性を明らかにした（投稿準備中）。このC1q の解析を契機に別のファミリー分子Cbln1をもとにプレシナプスとポストシナプスを結合する人工タンパク質CPTXが作成された。このシナプスコネクターCPTXを利用することで様々な神経機能（脊髄損傷修復）において劇的な再生能を果たすことを明らかにした（Suzuki, Sasakura et al., Science, 2020）。

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

昨年度の in vitro 中心の実験から vivo の実験に移行できつつある。PQQ誘導体の研究に関して多くの整合性があるデータが得られ、論文化できる段階まで達することができた。また研究の想定外の展開からCPTX機能解析によるScience誌掲載につながる大きな成果を得ることができた。全体として研究の進捗は概ね順調である。

今後の研究の推進方策

今年度までに確立した in vitro 、vivo の実験システム、実験データを基盤として解析を進める。
PQQ誘導体に関して予想外であるが整合性のあるデータが多数得られ、論文の出版にむかいたい。

次年度使用額が生じた理由

最終年度において論文投稿費用を含む研究費の出費が予想されるため繰越を行った。

研究成果

• [雑誌論文] A synthetic synaptic organizer protein restores glutamatergic neuronal circuits (2020)
  • 著者名/発表者名: K. Suzuki, J. Elegheert, I. Song, H. Sasakura., O. Senkov, K. Matsuda, W. Kakegawa, A. J Clayton, V. T Chang, M. Ferrer-Ferrer, E. Miura, R. Kaushik, M. Ikeno, Y. Morioka, Y. Takeuchi, T. Shimada, S. Otsuka, S. Stoyanov, M. Watanabe, K. Takeuchi, A. Dityatev, A. Radu Aricescu, M. Yuzaki
  • 雑誌名: Science 巻: 369(6507) ページ: 1074-1091
  • DOI: 10.1126/science.abb4853.
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] Rapid and robust recovery from spinal cord injury: cocktail treatment for re-wiring and against repulsion (2020)
  • 著者名/発表者名: 笹倉 寛之, 鈴木 邦道, 池野 正史, 森岡 幸, 武内 由佳, 柚崎 通介, 武内 恒成
  • 学会等名: NEURO 2020 第43回 日本神経科学大会
• [学会発表] Development of hTERT-expanded cell-based regenerative medicine in neurological diseases and spinal cord injury hTERT (2020)
  • 著者名/発表者名: 池野 正史, 笹倉 寛之, 武内 恒成
  • 学会等名: NEURO 2020 第43回 日本神経科学大会
• [学会発表] シナプスコネクターCPTXと再生抑制因子コンドロイチン硫酸の操作による脊髄損傷回復 (2020)
  • 著者名/発表者名: 笹倉 寛之, 鈴木 邦道, 池野 正史, 森岡 幸, 武内 由佳, 柚崎 通介, 武内 恒成
  • 学会等名: 第４2回神経組織培養研究会
• [学会発表] 中枢神経損傷再生回復にむけたシナプスコネクターCPTXと反発因子の操作 (2020)
  • 著者名/発表者名: 笹倉 寛之, 鈴木 邦道, 池野 正史, 森岡 幸, 武内 由佳, 柚崎 通介, 武内 恒成
  • 学会等名: 第44回日本分子生物学会年会
• [学会発表] Development of hTERT-expanded primary cells and cell-based regenerative medicine (2020)
  • 著者名/発表者名: 池野 正史, 鈴木伸卓、笹倉 寛之, 武内 恒成
  • 学会等名: 第44回日本分子生物学会年会