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2012 年度 実施状況報告書

ユーメラニンおよびフェオメラニンの紫外線による生理的分解過程の解明

研究課題

研究課題/領域番号 23591659
研究機関藤田保健衛生大学

研究代表者

伊藤 祥輔  藤田保健衛生大学, その他部局等, 名誉教授 (70121431)

研究分担者 若松 一雅  藤田保健衛生大学, 医療科学部, 教授 (80131259)
キーワードメラニン / 紫外線 / 可視光線 / ユーメラニン / フェオメラニン / UVA / UVB
研究概要

メラニンには黒色のユーメラニンと赤褐色のフェオメラニンがあり、前者は紫外線防御に働くが、後者は光発がんをもたらすと言われている。メラニンは表皮メラノソームにおいて産生され、ケラチノサイトに転送されるが、その後の紫外線による生体内での分解についてはほとんど不明である。本研究は両型のメラニンの紫外線(UVA, UVB)による生理的分解過程の解明を目的とする。分解過程の追跡には、我々の開発したメラニンの分解的定量法を活用する。平成24年度は、合成および天然(ヒト毛髪)を用いて、UVA照射によりユーメラニンでは分解により遊離PTCA(ピロール-2,3,5-トリカルボン酸)が生成してポリマー鎖の短縮が起り、フェオメラニンではベンゾチアジン体からベンゾチアゾール体への変化とともにポリマー鎖の伸長が起ることを明らかにした(Pigment Cell Melanoma Res, 2012)。
平成25年度は、これらの成果を踏まえて、合成および天然メラニンについて、UVAおよび可視光による光分解過程を解析した。その結果、PTeCA(ピロール-2,3,4,5-テトラカルボン酸)がユーメラニンの架橋度を占める特異的なマーカーとなることが分かり、これを用いて培養ヒトメラノサイト、単離ウシ網膜色素上皮メラニン、ヒト網膜色素上皮細胞において、ユーメラニンがUVAあるいは可視光により架橋構造を形成することを示した(Pigment Cell Melanoma Res, 2013)。これらの結果は、光によるユーメラニンの分解過程が、分解のみならず架橋形成を伴う複雑なものであることを示し、網膜色素上皮細胞におけるユーメラニンによる活性酸素の分解や鉄イオンの捕捉という機能が可視光により低下することを示唆している。このように、加齢黄斑変性の病因に関連して興味深い結果を得ることができた。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

網膜色素上皮メラニンと細胞を用いる実験は当初の計画には無かったが、ポーランド・クラコウ大学Tadeusz Sarna教授の厚意により入手することができ、期待以上の成果が得られたので、Pigment Cell Melanoma Research誌に掲載することができた(2013)。
さらに、関連研究として、2億年前のイカ墨袋のユーメラニンを分析する機会があり、ユーメラニンが保存されているが、高度の架橋構造を形成していることをPTeCAの分析により証明して発表した(Proc Natl Acad Sci 2012, Analytical Biochemistry 2013)。

今後の研究の推進方策

本研究を推進する過程で、UVA照射によるメラニン分解過程を合成可溶メラニン(DHICAメラニン、DOPA+CYSメラニン)を用いて追跡する手技が有用であることが分かった。これを用いて、メラニン分解過程の詳細を解明したい。
培養表皮メラノサイトおよび三次元ヒト皮膚モデルを用いて、紫外線照射によるメラニン分解過程をより詳細に解析する。可視光にもメラニン分解作用があることが分かったので、可視光線照射実験も同時に行う。

次年度の研究費の使用計画

メラニン分析のためHPLCカラム、試薬および器具を購入する。さらに、培養試薬および三次元ヒト皮膚モデルを購入する。HPLC等の機器の修理にも使用する。さらに、これまでの成果をヨーロッパ色素細胞学会(ポルトガル国リスボン市)および日本色素細胞学会(大阪市)において発表する。論文掲載にも費用を要する。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2012

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 5件) 学会発表 (2件)

  • [雑誌論文] Cystinosin is a melanosomal protein that regulates melanin synthesis2012

    • 著者名/発表者名
      Chiaverini C, Sillard L, Flori E, Ito S, Wakamatsu K, Briganti S, Fontas E, Bernard E, Cailliez M, Cochat P, Foulard M, Guest G, Niaudet P, Picard M, Bernard FX, Antignac C, Ortonne JP, Ballotti R
    • 雑誌名

      FASEB J

      巻: 26 ページ: 3779-3789

  • [雑誌論文] Age-dependent changes in eumelanin composition in hairs of various ethnic origins2012

    • 著者名/発表者名
      S Commo, K Wakamatsu, et al.
    • 雑誌名

      Int J Cosmet Sci

      巻: 34 ページ: 102-107

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Direct chemical evidence for eumelanin pigment from the Jurassic period2012

    • 著者名/発表者名
      K Glass, S Ito, et al.
    • 雑誌名

      Proc Natl Acad Sci (USA)

      巻: 109 ページ: 10218-10223

    • 査読あり
  • [雑誌論文] UVA-induced oxidativbe degradation of melanins: fission of indole moiety in eumelanin and conversion to benzothiazole moiety in pheomelanin2012

    • 著者名/発表者名
      K Wakamatsu, Y Nakanishi, N Miyazaki, L Kolbe, S Ito
    • 雑誌名

      Pigment Cell Melanoma Res

      巻: 25 ページ: 434-445

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A new mutation of mouse ruby-eye2, ru2d/Hps5ru2-d inhibits eumelanin synthesis but stimulates pheomelanin synthesis in melanocytes2012

    • 著者名/発表者名
      T Hirobe, K Wakamatsu, S Ito
    • 雑誌名

      Zool Sci

      巻: 29 ページ: 652-661

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Biosynthetic pathway to neuromelanin and its aging process2012

    • 著者名/発表者名
      K Wakamatsu, T Murase, FA Zucca, L Zecca, S Ito
    • 雑誌名

      Pigment Cell Melanoma Res

      巻: 25 ページ: 793-802

    • 査読あり
  • [学会発表] Ultraviolet A (UVA)-induced oxidative degradation of melanin2012

    • 著者名/発表者名
      Wakamatsu K
    • 学会等名
      第24回日本色素細胞学会
    • 発表場所
      滋賀県高浜市
    • 年月日
      2012-11-24
  • [学会発表] Thermally-induced cross-linking of dihydroxyindole moiety in fossil eumelanin2012

    • 著者名/発表者名
      Ito S
    • 学会等名
      第24回日本色素細胞学会
    • 発表場所
      滋賀県高浜市
    • 年月日
      2012-11-24

URL: 

公開日: 2014-07-24  

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