| 研究課題/領域番号 |
20K11584
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| 研究機関 | 岐阜薬科大学 |
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研究代表者 |
原 宏和 岐阜薬科大学, 薬学部, 准教授 (30305495)
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| 研究分担者 |
足立 哲夫 岐阜薬科大学, 薬学部, 教授 (40137063) [辞退]
神谷 哲朗 岐阜薬科大学, 薬学部, 講師 (60453057)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| キーワード | 銅 / ATP7A / 酸化ストレス / 神経細胞 / パーキンソン病 |
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| 研究実績の概要 |
必須微量元素である銅（Cu）は、神経伝達物質の生合成など、神経細胞の機能維持においても重要な役割を担っている。一方、過剰なCuは神経毒性を示すため、脳内のCu恒常性はCu流入トランスポーター（CTR1）、Cu排出トランスポーター（ATP7A）およびCuシャペロン（Atox1）などにより厳密に制御されている。パーキンソン病（PD）患者の脳脊髄液中においてCu濃度が上昇していること、Cuがα-synuclein（PD脳内で認められるLewy小体の主要な構成成分）の凝集を促進することなどが報告されている。これらの知見から、細胞内Cu恒常性破綻はPDの発症・病態進展に影響を及ぼしている可能性が考えられる。そこで本研究では、細胞内Cu輸送制御因子であるCuトランスポーターやCuシャペロンに着目し、PDモデル作製に使用される神経毒6-ヒドロキシドパミン（6-OHDA）が細胞内Cu恒常性に及ぼす影響をヒト神経芽細胞腫SH-SY5Y細胞を用いて検討した。
ATP7AおよびAtox1のタンパク量は6-OHDAの処理濃度依存的に減少したが、これらのmRNA発現は6-OHDAの影響を受けなかった。一方、CTR1タンパク量は6-OHDA処理によりほとんど影響を受けなかった。Cuによる細胞傷害に対する6-OHDAの影響を検討したところ、6-OHDAで前処理した細胞では、CuCl2曝露による細胞内Cu蓄積および細胞傷害が増大した。ATP7AおよびAtox1タンパク量の減少は抗酸化剤N-acetylcysteineにより有意に抑制された。リソソーム阻害剤bafilomycin A1は6-OHDAによるATP7AおよびAtox1タンパク量の減少を有意に抑制した。以上より、6-OHDAはATP7AおよびAtox1タンパク質の分解促進を介して神経細胞のCu恒常性を破綻させる可能性が示された。
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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
本年度は、6-OHDAが細胞のCu動態制御因子であるCTR1、ATP7AおよびAtox1のタンパク発現に及ぼす影響を検討し、6-OHDA処理によりATP7AとAtox1タンパク質量が減少すること、これらタンパク質の減少は転写レベルではなく、リソソームにおけるタンパク質分解促進により引き起こされることを示した。また、6-OHDAによるATP7AおよびAtox1タンパク質の分解促進が、6-OHDAにより惹起される酸化ストレスに起因していることも明らかにした。
以上の進捗状況から、申請者は実験計画がおおむね予定通り進行していると判断した。
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| 今後の研究の推進方策 |
本年度は、6-OHDAによるATP7Aの分解機構を中心に解析を進める。
昨年度の研究により、6-OHDA誘導性のATP7Aタンパク質量の低下は、ATP7Aタンパク質分解の亢進により引き起こされることが明らかとなった。本現象はリソソーム阻害剤により抑制されたことから、最終的にリソソームにおける分解が促進していると考えられた。オートファジーは、細胞成分のリソソーム分解を促す経路の一つである。オートファジー・リソソーム系にはリソソームに基質を運ぶ経路の違いにより、マクロオートファジー、ミクロオートファジーおよびシャペロン介在性オートファジーの3種類が知られている。そこで本年度は、6-OHDAによるATP7AおよびAtox1タンパク質分解にこれら3種類のうちどの経路が寄与しているかを検証する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
理由：酸化ストレスや生体微量金属に関する研究において研究室で共用する試薬は、研究室所属の研究者と共同購入している。また、本年度は、コロナウイル感染拡大で研究活動が一部制限されていたため、全体として例年に比べ試薬の使用量が減り、当初予定していたほど予算を使用しなかった。
使用計画：課題研究はおおむね順調に進んでいることから、次年度の研究計画は予定通り進める。
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