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2013 年度 実施状況報告書

脳神経系における硫化水素の二次メッセンジャー8-メルカプト-cGMPに関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 25430069
研究種目

基盤研究(C)

研究機関大阪府立大学

研究代表者

居原 秀  大阪府立大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (60254447)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
キーワード8-メルカプト-cGMP / 8-ニトロ-cGMP / NO/ROSシグナル / システインパーサルファイド / 硫化水素 / 活性イオウ
研究概要

近年、硫化水素およびその関連物質が様々な神経機能に関与することが明らかとなってきたが、そのシグナル制御機構は未だ不明な点が多い。我々は、NO/ROSシグナル分子である8-ニトロ-cGMPが硫化水素およびその関連物質によってそのレベルが制御され、新規二次メッセンジャーとして8-メルカプト-cGMP(8-SH-cGMP)に変換されることを発見した。本研究では、脳神経系における8-SH-cGMPの産生機構、およびその生理・病理作用を解明することを目的とした。
平成25年度は、脳神経系における8-SH-cGMPの産生を解析するために、LC-MS/MSによる安定同位体希釈法で、ラットの各臓器(農を含む)、グリオーマ細胞、神経モデル細胞であるPC12細胞、初代培養神経細胞で産生される8-SH-cGMPの定量を行った。RNA干渉法を用いた実験から、8-SH-cGMPの産生には、システインの代謝系酵素であるcystathionine β-synthaseが関与していることを明らかにした。さらに、8-SH-cGMP特異的抗体の作製を試み、ポリクローナル抗体野作成に成功した。
機能解析をするために、膜透過性8-SH-cGMPの調製も試み、リボースの2位にブチリル基を導入した8-SH-2'-O-butyryl-cGMPを得た。8-SH-2'-O-butyryl-cGMPを細胞培養液に加え、細胞内8-SH-cGMPをLC-MS/MSで解析したところ、8-SH-2'-O-butyryl-cGMPが細胞内に移行し、細胞内エステラーゼによりブチリル基が除去され、8-SH-cGMPに変換されていることを確認した。

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

平成25年度は、「8-SH-cGMP検出方法の確立」、「膜透過性8-SH-cGMPの調製」を中心に研旧を行う予定であった。
8-SH-cGMP検出方法に関しては、LC-MS/MSによる安定同位体希釈法の確立、8-SH-cGMP特異的抗体の作製する計画であったが、いずれも達成できた。
膜透過性8-SH-cGMPに関しては、8-SH-2'-O-butyryl-cGMPの合成に成功し、実際に細胞膜を通過して、細胞内に移行することをLC-MS/MS、蛍光免疫染色法で確認した。

今後の研究の推進方策

8-SH-cGMP検出に関しては、引き続きLC-MS/MSを用いた解析を行う。8-SH-cGMP特異的抗体に関しては、ELISA詩捨身を構築し簡易定量法の確立、免疫染色法の確立を目指すとともに、安定的に抗体の供給を可能にするため、モノクローナル抗体の作製も並行して行う。
機能解析に関しては、25年度に作製した8-SH-2'-O-butyryl-cGMPを用いて、神経伝達物質の放出、神経細胞死などを解析していく。

  • 研究成果

    (14件)

すべて 2014 2013

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 5件) 学会発表 (7件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Reactive cysteine persulfides and S-polythiolation regulate oxidative stress and redox signaling.2014

    • 著者名/発表者名
      Ida T, Sawa T, Ihara H, Tsuchiya Y, Watanabe Y, Kumagai Y, Suematsu M, Motohashi H, Fujii S, Matsunaga T, Yamamoto M, Ono K, Devarie-Baez NO, Xian M, Fukuto JM, Akaike T.
    • 雑誌名

      Proc Natl Acad Sci U S A.

      巻: Epub ページ: 1-6

    • DOI

      10.1073/pnas.1321232111

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Redox signal regulation via nNOS phosphorylation at Ser847 in PC12 cells and rat cerebellar granule neurons.2014

    • 著者名/発表者名
      Kasamatsu S, Watanabe Y, Sawa T, Akaike T, Ihara H.
    • 雑誌名

      Biochem J.

      巻: 459 ページ: 251-63

    • DOI

      10.1042/BJ20131262.

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Theophylline potentiates lipopolysaccharide-induced NO production in cultured astrocytes.2014

    • 著者名/発表者名
      Ogawa M, Takano K, Kawabe K, Moriyama M, Ihara H, Nakamura Y.
    • 雑誌名

      Neurochem Res.

      巻: 39 ページ: 107-16

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Formation, signaling functions, and metabolisms of nitrated cyclic nucleotide.2013

    • 著者名/発表者名
      Sawa T, Ihara H, Ida T, Fujii S, Nishida M, Akaike T.
    • 雑誌名

      Nitric Oxide.

      巻: 34 ページ: 10-18

    • DOI

      10.1016/j.niox.2013.04.004

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Nitric oxide enhances increase in cytosolic Ca(2+) and promotes nicotine-triggered MAPK pathway in PC12 cells.2013

    • 著者名/発表者名
      Kajiwara A, Tsuchiya Y, Takata T, Nyunoya M, Nozaki N, Ihara H, Watanabe Y.
    • 雑誌名

      Nitric Oxide.

      巻: 34 ページ: 3-9

    • DOI

      10.1016/j.niox.2013.04.002.

    • 査読あり
  • [雑誌論文] レドックスメタボロミクス2013

    • 著者名/発表者名
      居原 秀
    • 雑誌名

      医学のあゆみ

      巻: 247 ページ: 832-838

  • [学会発表] Superoxide Generation from Neuronal Nitric Oxide Synthase and its Involvement in the Regulation of Nitric Oxide/Reactive Oxygen Species Signaling2014

    • 著者名/発表者名
      Hiroyasu Tsutsuki, Shingo Kasamatsu, Tomoaki Ida, Tomohiro Sawa , Takaaki Akaike, Hideshi Ihara
    • 学会等名
      SFRRI2014
    • 発表場所
      京都
    • 年月日
      20140323-20140326
  • [学会発表] 有機水銀の新規毒性発現機構: 活性イオウ分子の新電子シグナル制御異常2013

    • 著者名/発表者名
      笠松真吾、澤智裕、赤池孝章、居原秀
    • 学会等名
      第30回臨床フリーラジカル会議
    • 発表場所
      京都
    • 年月日
      20131213-20131214
  • [学会発表] 小脳顆粒神経細胞におけるニコチンの神経保護効果: nNOSリン酸化によるNO/ROSシグナル制御の関与2013

    • 著者名/発表者名
      笠松 真吾, 渡邊 泰男, 澤 智裕, 赤池 孝章, 居原 秀
    • 学会等名
      第86回日本生化学会大会
    • 発表場所
      横浜
    • 年月日
      20130911-20130913
  • [学会発表] 新規レドックス制御因子:過イオウ化システイン誘導体のメタボローム解析2013

    • 著者名/発表者名
      井田 智章, 澤 智裕, 土屋 幸弘, 小野 勝彦, 藤井 重元, 渡邉 泰男, 居原 秀, 赤池 孝章
    • 学会等名
      第86回日本生化学会大会
    • 発表場所
      横浜
    • 年月日
      20130911-20130913
  • [学会発表] Synaptosomal-associated protein 25(SNAP25)のS-guanyl化によるSNARE複合体形成の調節2013

    • 著者名/発表者名
      居原秀、國枝恒兵、井田智章、澤智裕、赤池孝章
    • 学会等名
      第13回日本NO学会学術集会
    • 発表場所
      沖縄
    • 年月日
      20130628-20130629
  • [学会発表] 生体内システインパースルフィドの生成動態とその生理機能の解析2013

    • 著者名/発表者名
      井田 智章, 澤 智裕, 土屋 幸弘, 小野 勝彦, 藤井 重元, 渡邉 泰男, 居原 秀, 赤池 孝章
    • 学会等名
      第13回日本NO学会学術集会
    • 発表場所
      沖縄
    • 年月日
      20130628-20130629
  • [学会発表] NOによるp38MAPKリン酸化シグナルの増強とそのカルシウムの関与2013

    • 著者名/発表者名
      土屋幸宏、梶原綾、丹生谷真弓、居原秀、渡邊泰男
    • 学会等名
      第13回日本NO学会学術集会
    • 発表場所
      沖縄
    • 年月日
      20130628-20130629
  • [図書] 実験医学別冊「細胞の酸化ストレスを量る」2013

    • 著者名/発表者名
      澤智裕、居原秀、赤池孝章
    • 総ページ数
      10
    • 出版者
      羊土社

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公開日: 2015-05-28  

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