ヒト脳内に存在するニューロメラニン色素の構造とその生成過程の解明

2011 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 21500358
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 神経化学・神経薬理学
• 研究機関: 藤田保健衛生大学
• 研究代表者: 若松 一雅 藤田保健衛生大学, 医療科学部, 教授 (80131259)
• 研究分担者: 伊藤 祥輔 藤田保健衛生大学, 名誉教授 (70121431) ; 加藤 好光 藤田保健衛生大学, 医療科学部, 准教授 (20121436)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2011
• キーワード: ニューロメラニン / 化学分析 / パーキンソン病 / ドーパミンメラニン / システイニルドーパミンメラニン / 黒質 / 青斑核 / カテコールアミン作動性ニューロン

研究概要

褐色で不溶性のメラニン様色素(ニューロメラニン、NM)が、ヒトやほ乳類の中枢神経系(中脳の黒質および青斑核のカテコール作動性ニューロン)に存在している。さらに最近、我々は脳内被殻、前運動野皮質、小脳などにNM様色素が存在することを発見した。しかしながら、その構造や機能は単離の困難さや適切な生化学的モデル化合物がないため不明な点が多い。また、この色素がパーキンソン病の病因に重要な役割をしていると関連づけられているが、詳細は不明である。我々は、NMの生合成過程ならびに加齢現象を調べる目的で、ドーパミン(DA)とシステイン(Cys)をさまざまな比率でチロシナーゼ酸化し、得られた合成NM色素を経時的に化学的分解法を使って分析し、分解生成物を定量解析した。その結果、神経毒性を示す物質がNMの生成過程でNMに捕捉されることがわかった。また、加齢過程を模倣した実験から、天然のNMは、DAとCysを2 : 1で酸化して得られた合成NMを37℃で40日間加熱したものに近いことがわかった。この研究から天然NMの構造を模倣した合成NMの調製法を確立することができ、NMの生理学的役割を解明する研究に利用できることが期待される。

研究成果

• [雑誌論文] Diversity of human hair pigmentation as studied by chemical analysis of eumelanin and pheomelanin (2011)
  • 著者名/発表者名: Ito, S., Wakamatsu, K.
  • 雑誌名: J. Eur. Acad. Dermatol. Venereol 巻: 25 ページ: 1369-1380
  • 査読あり
• [雑誌論文] Usefulness of alkaline hydrogen peroxide oxidation to analyze eumelanin and pheomelanin in various tissue samples : application to chemical analysis of human hair melanins (2011)
  • 著者名/発表者名: Ito, S., Nakanishi, Y., Valenzuela, R. K., Brilliant, M. H., Kolbe, L., Wakamatsu, K.
  • 雑誌名: Pigment Cell Melanoma Res 巻: 24 ページ: 605-618
  • 査読あり
• [雑誌論文] Maintenance of immune hyporesponsiveness to melanosomal proteins by DHICA-mediated antioxidation : possible implications for autoimmune vitiligo (2011)
  • 著者名/発表者名: Liu, X-M., Zhou, Q., Xu, S-Z., Wakamatsu, K., Lei, T-C.
  • 雑誌名: Free Radic. Biol. Med 巻: 50 ページ: 1177-1185
  • 査読あり
• [雑誌論文] Inactivation of Pmel alters melanosome shape but has only a subtle effect on visible pigmentation (2011)
  • 著者名/発表者名: Hellstrom, A. R., Watt, B., Fard, S. S., Tenza, D., Mannstriim, Narfstriim, BjOn Ekesten, Ito, S., Wakamatsu, K., Larsson, J., Ulfendahl, M., Kullander, K., Raposo, G., Kerje, S., Hallbiiiik, Marks, M. S., Andersson, L.
  • 雑誌名: PLoS Genetics 巻: 7 ページ: e1002285
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spiny mice modulate eumelanin to pheomelanin ratio to achieve cryptic coloration in "Evolution Canyon" (2010)
  • 著者名/発表者名: Singaravelan, N., Pavlicek, T., Beharav, A., Wakamatsu, K., Ito, S., Nevo, E.
  • 雑誌名: Israel. Plos One 巻: 5 ページ: e8708
  • 査読あり
• [雑誌論文] Protection against ultraviolet radiation involves MC1R-mediated non-pigmentary and pigmentary mechanisms in vivo (2010)
  • 著者名/発表者名: Robinson, S., Dixon, S., August, S., Diffey, B., Wakamatsu, K., Ito, S., Friedmann, P. S., Healy, E.
  • 雑誌名: J. Invest. Dermatol 巻: 130 ページ: 1904-1913
  • 査読あり
• [雑誌論文] Regulation of DHICA-mediated antioxidation by dopachrome tautomerase : implication for skin pthotoprotection against UVA radiation (2010)
  • 著者名/発表者名: Jiang, S., Liu, X-M., Dai, X., Zhou, Q., Lei, T-C., Beermann, F., Wakamatsu, K., Xu, S-Z.
  • 雑誌名: Free Rad. Biol. Med 巻: 48 ページ: 1144-1151
  • 査読あり
• [雑誌論文] Imaging, chemical and spectroscopic studies of the methylation-induced decomposition of melanosome (2010)
  • 著者名/発表者名: Kempf, V., Wakamatsu, K., Ito, S., Simon, JD.
  • 雑誌名: Photochem Photobiol 巻: 86 ページ: 765-771
  • 査読あり
• [雑誌論文] Agaritine purified from Agaricus blazei Murrill exerts anti-tumor activity against leukemic cells (2010)
  • 著者名/発表者名: Endo, M., Beppu, H., Akiyama, H., Wakamatsu, K., Ito, S., Kawamoto, Y., Shimpo, K., Sumiya, T., Koike, T., Matsui, T.
  • 雑誌名: Biochim Biophys Acta ページ: 669-673
  • 査読あり
• [雑誌論文] Melanocortin 1 receptor genotype : an important determinant of the damage response of Melanocytes to ultraviolet radiation (2010)
  • 著者名/発表者名: Kadekaro, AL., Leachman, S., Kavanagh, RJ., Swope, V., Cassidy, P., Supp, D., Sartor, M., Schwemberger, S., Babcock, G., Wakamatsu, K., Ito, S., Koshoffer, A., Boissy, RE., Manga, P., Sturm, RA., Abdel-Malek, ZA.
  • 雑誌名: The FASEB J 巻: 24 ページ: 3850-3860
  • 査読あり
• [雑誌論文] Increased cysteinyldopa plasma levels hint to melanocyte as stress sensor in psoriasis (2010)
  • 著者名/発表者名: Panzella, L., Wakamatsu, K., Monfrecola, G., Ito, S., Ayala, F., Napolitano, A.
  • 雑誌名: Experimental Dermatology 巻: 20 ページ: 288-290
  • 査読あり
• [雑誌論文] Human hair melanins : What we have learned and have not learned from mouse coat color pigmentation (2010)
  • 著者名/発表者名: Ito, S., Wakamatsu, K.
  • 雑誌名: Pigment Cell & Melanoma Res 巻: 24 ページ: 63-74
  • 査読あり
• [雑誌論文] Chemical analysis of late stages of phaeomelanogenesis : conversion of dihydrobenzothiazine to a benzothiazole structure (2009)
  • 著者名/発表者名: Wakamatsu, K., Ohtara, K., Ito, S.
  • 雑誌名: Pigment Cell Melanoma Res 巻: 22 ページ: 474-486
  • 査読あり
• [雑誌論文] Melanins seem to be present everywhere in the body, but for what? (2009)
  • 著者名/発表者名: Ito, S.
  • 雑誌名: Pigment Cell Melanoma Res 巻: 22 ページ: 12-13
  • 査読あり
• [雑誌論文] Prolonged treatment of fair-skinned mice with topical forskolin causes persistent tanning and UV protection (2009)
  • 著者名/発表者名: Spry, ML., Vanover, JC., Scott, T., Abona-Ama, 0., Wakamatsu, K., Ito, S., D' Orazio, JA.
  • 雑誌名: Pigment Cell Melanoma Res 巻: 22 ページ: 219-229
  • 査読あり
• [雑誌論文] Isomeric cysteinyldopas provide a(photo) degradable bulk component and a robust structural element in red human hair pheomelanin (2009)
  • 著者名/発表者名: Greco, G., Wakamatsu, K., Panzella, L., Ito S., Napolitano, A., d' Ischia, M.
  • 雑誌名: Pigment Cell Melanoma Res 巻: 22 ページ: 319-327
  • 査読あり
• [雑誌論文] Comparison of eumelanin and pheomelanin content between cultured uveal melanoma cells and normal uveal melanocytes (2009)
  • 著者名/発表者名: Hu, DN., Wakamatsu, K., Ito, S., McCormick, SA.
  • 雑誌名: Melanoma Res 巻: 19(2) ページ: 75-79
  • 査読あり
• [雑誌論文] Current Challenges in understanding melanogenesis : Bridging chemistry, biological control, morphology and function (2009)
  • 著者名/発表者名: Simon, J. D., Peles, D., Wakamatsu, K., Ito, S.
  • 雑誌名: Pigment Cell Melanoma Res 巻: 22 ページ: 563-579
  • 査読あり
• [雑誌論文] Stem cell factor rescues tyrosinase expression and pigmentation in discreet anatomic locations in albino mice (2009)
  • 著者名/発表者名: Vanover, J. C., Spry, M. L., Hamilton, L., Wakamatsu, K., Ito, S., D' Orazio, J. A.
  • 雑誌名: Pigment Cell Melanoma Res 巻: 22 ページ: 827-838
  • 査読あり
• [学会発表] Chemistry and biophysics of neuromelanin (2011)
  • 著者名/発表者名: Wakamatsu, K., Murase, T., Zucca, F. A., Zecca, L., Ito, S.
  • 学会等名: XXlst International Pigment Cell Conference(IPCC)
  • 発表場所: Bordeaux, France
  • 年月日: 20110920-24
• [学会発表] Evaluation of alkaline hydrogen peroxide oxidation to analyze eumelanin and pheomelanin (2011)
  • 著者名/発表者名: Ito, S., Nakanishi, Y., Wakamatsu, K.
  • 学会等名: XXlst International Pigment Cell Conference(IPCC)
  • 発表場所: Bordeaux, France
  • 年月日: 20110920-24
• [学会発表] Human hair pigmentation characteristics revealed by melanin determination in human eumelanic hairs of various ethnic origins (2011)
  • 著者名/発表者名: Commo, S., Wakamatsu, K., Ito, S.
  • 学会等名: XX 1 st International Pigment Cell Conference(IPCC)
  • 発表場所: Bordeaux, France
  • 年月日: 20110920-24
• [学会発表] A novel pathway for regulation of pigmentation by glutamate receptor mGluR6 through its action on TRPM1 (2011)
  • 著者名/発表者名: Devi, S., Markandeya, Y., Maddodi, N., Wakamatsu, K., Ito, S., Balijepalli, R., Setaluri, V.
  • 学会等名: XXlst International Pigment Cell Conference(IPCC)
  • 発表場所: Bordeaux, France
  • 年月日: 20110920-24
• [学会発表] ヒト脳内黒質に存在する黒褐色色素ニューロメラニンの生成過程の解明 (2010)
  • 著者名/発表者名: 村瀬貴也、伊藤祥輔、若松一雅
  • 学会等名: 第23回日本色素細胞学会学術大会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2010-11-28
• [学会発表] 「分かりやすいメラニンの生化学とメラノサイトの生化学」混合型メラニン形成の生化学 (2010)
  • 著者名/発表者名: 伊藤祥輔
  • 学会等名: 第23回日本色素細胞学会学術大会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2010-11-28
• [学会発表] 子化学計算からの5, 6-dihydroxyindoleとそのカルボキシ誘導体のヘテロニ量体化機構 (2010)
  • 著者名/発表者名: 奥田英和、若松一雅、伊藤祥輔、宗田孝之
  • 学会等名: 第23回日本色素細胞学会学術大会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2010-11-27
• [学会発表] グルコサミンは3次元ヒト表皮モデルでエンドセリンー1/ステムセルファクター誘導色素沈着をメラノサイトでのCREBシグナルの減少により抑制する (2010)
  • 著者名/発表者名: 若林雄希、中島弘明、深澤勝則、若松一雅、芋川玄爾
  • 学会等名: 第23回日本色素細胞学会学術大会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2010-11-27
• [学会発表] ルビーアイ2の新規突然変異遺伝子(ru2d/Hps5d)はマウスのメラノサイトの分化を抑制し毛色を薄くするが、L-チロシンはその分化活性を回復させる (2010)
  • 著者名/発表者名: 広部知久、吉原千尋、竹内栄、阿部宏之、若松一雅、伊藤祥輔、河陽子、相馬良直、溝口昌子
  • 学会等名: 第23回日本色素細胞学会学術大会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2010-11-27
• [学会発表] フェオメラニン生成の後期過程の化学的分析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 若松一雅、太田良和美、伊藤祥輔
  • 学会等名: 第22回日本色素細胞学会学術大会
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2009-12-05
• [学会発表] 5, 6-dihydroxyindole-2-carboxylicacid二量体の異性体判別:中赤外吸収スペクトル (2009)
  • 著者名/発表者名: 奥田秀和、中村厚、若松一雅、伊藤祥輔、宗田孝之
  • 学会等名: 第22回日本色素細胞学会学術大会
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2009-12-05
• [学会発表] N-propionyl-4-S-cysteaminylphenolはメラノーマ細胞にアポトーシスを誘導しマウスB16F1腫瘍の増殖を抑制する (2009)
  • 著者名/発表者名: 箴井泰江、田村保明、佐藤昇志、若松一雅、伊藤祥輔、井藤彰、本多裕之、黄倉真恵、佐藤亜紀子、山下利春、神保孝一
  • 学会等名: 第22回日本色素細胞学会学術大会
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2009-12-05
• [学会発表] Chemical structure of neuromelanin : an elucidation to the production process (2009)
  • 著者名/発表者名: Wakamatsu, K.
  • 学会等名: 3rd Asian Society for Pigment Cell Research Meeting
  • 発表場所: Seoul, Korea
  • 年月日: 2009-06-12
• [学会発表] Chemical and biochemical control of mixed melanogenesis (2009)
  • 著者名/発表者名: Ito, S.
  • 学会等名: 3rd Asian Society for Pigment Cell Research Meeting
  • 発表場所: Seoul, Korea
  • 年月日: 2009-06-11
• [学会発表] Serum levels of 5-S-cysteinyldopa are correlated to pigmentation in patients undergoing hemodialysis (2009)
  • 著者名/発表者名: Murakami, K., Wakamatsu, K., Nakanishi, Y., Yamamoto, K., Kohriyama, N., Hasegawa, M., Tomita, M., Nabeshima, K., Hiki, N., Asano, S., Kawashima, S., Ito, Y., Fujita, Y., Asada, H., Nakai, S., Sugiyama, S., Ito, S.
  • 学会等名: World Congress of Nephrology 2009
  • 発表場所: Milano, Italy
  • 年月日: 2009-05-24
• [図書] Structure of Melanins : Melanins and Melanosomes : J. BorovanskST, P. A. Riley(eds) (2011)
  • 著者名/発表者名: Ito, S., Wakamatsu, K., M. d' Ischia, A. Napolitano, A. Pezzella.
  • 総ページ数: 167-185