酸化ストレスによる蛋白傷害に対する異性体アミノ酸修復酵素の防御的役割の解析

2016 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 26461194
• 研究機関: 岩手医科大学
• 研究代表者: 山内 広平 岩手医科大学, 医学部, 教授 (20200579)
• 研究分担者: 小笠原 正人 岩手医科大学, 医学部, 准教授 (00325367)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• キーワード: 異性体アミノ酸 / PCMT1 / COPD / 酸化ストレス / Prohibitin1 / ミトコンドリア / オートファジ―

研究実績の概要

慢性閉塞性肺疾患(COPD)の発症過程において酸化ストレス障害の１つとしてアスパラギン(Asn)及びアスパラギン酸(Asp)残基の異性体化という翻訳後修飾が起こり、この過程は部分的に修復酵素PCMT1で異性体化は緩和されるが、D-体Asp残基やD-isoAsp残基は蛋白質の構造変化として残り、機能障害を起こすと考えられる。我々はCOPD患者の肺組織におけるPCMT1の蛋白質発現を検討し、有意な低下を見出した。この結果を基にPCMT1を標的としたshRNAを用いてA549細胞でのPCMT1を低下させた安定細胞株を作成した。この細胞株を用いD-Asp特異的エンドペプチダーゼ（Paenidase I）でD-Asp残基を有する蛋白質をスクリーニングし４種類の蛋白質を見出した。その中で活性酸素産生、酸化ストレスに強い因果関係を示すミトコンドリア蛋白であるProhibitin1(PHB1)に注目した。この蛋白質はPCMT1低下、または煙草抽出液を用いた時有意にD-Asp残基の増加を示した。PCMT1低下細胞株では、オートファジ―の亢進が認められた。PCMT1には細胞質型と小胞体型のアイソフォームが存在し、細胞質型の遺伝子発現を回復させるとミトコンドリア形態も回復した。PHB1には７か所のアスパラギン残基を有し、Asn(N)残基⇒Asp(D)残基変化させた蛋白質を発現させたA549細胞を樹立した。この中でN24DとN226Dはアスパラギン残基脱アミド化が特に起こりやすく、この２種類の細胞の細胞内脂肪滴の大きさ、個数について検討すると、ともに脂肪滴の大きさが拡大し、細胞あたりの脂肪滴の数が減少し脂肪滴の癒合促進が示唆された。したがってミトコンドリア蛋白質PHB1のアスパラギン残基脱アミド化の過程が脂肪滴の形成に関係し、細胞内小器官の変化を通じての加齢変化に関連することを見出した。

研究成果

• [雑誌論文] The protective role of protein L-isoaspartyl (D-aspartate) O-methyltransferase for maintenance of mitochondrial morphology in A549 cell. (2016)
  • 著者名/発表者名: Ogasawara M, Otani M, Takano M, Shudou M, Inaba Y, Nirasawa S, Takahashi S, Kiyoi T, Tanaka Y, Kameda K, Kunugita N, Maeyama K, Sano K, Yamashita M, Yamauchi K.
  • 雑誌名: Exp Lung Res 巻: 42 ページ: 245-62
  • DOI: 10.1080/01902148.2016.1197984.
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Therapeutic implication of genetic variants of IL13 and STAT4 in airway remodelling with bronchial asthma. (2016)
  • 著者名/発表者名: Nakamura Y, Suzuki R, Mizuno T, Abe K, Chiba S, Horii Y, Tsuboi J, Ito S, Obara W, Tanita T, Kanno H, Yamauchi K
  • 雑誌名: Clin Exp Allergy 巻: 46 ページ: 1152-61
  • DOI: 10.1111/cea.12710.
  • 査読あり
• [雑誌論文] A phosphatidylinositol 3-kinase inhibitor strongly suppressed pulmonary vascular remodeling of allergic vasculitis in a murine model. (2016)
  • 著者名/発表者名: Oikawa Y, Sasaki N, Niisato M, Nakamura Y, Yamauchi K.
  • 雑誌名: Exp Lung Res 巻: 42 ページ: 111-20
  • DOI: 10.3109/01902148.2016.1157226
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Analysis of a single-codon E746 deletion in exon 19 of the epidermal growth factor receptor. (2016)
  • 著者名/発表者名: Ogasawara M, Nakamura Y, Morikawa N, Nitanai H, Moriguchi S, Chiba R, Saito H, Ohta M, Tanita T, Sugai T, Maeyama K, Yamauchi K, Takaoka Y.
  • 雑誌名: Cancer Chemother Pharmacol 巻: 77 ページ: 1019-29
  • DOI: 10.1007/s00280-016-3021-y
  • 査読あり
• [雑誌論文] Chaperone protein l-isoaspartate (d-aspartyl) O-methyltransferase as a novel predictor of poor prognosis in lung adenocarcinoma. (2016)
  • 著者名/発表者名: Saito H, Yamashita M, Ogasawara M, Yamada N, Niisato M, Tomoyasu M, Deguchi H, Tanita T, Ishida K, Sugai T, Yamauchi K
  • 雑誌名: Hum Pathol 巻: 50 ページ: 1-10
  • DOI: 10.1016/j.humpath.2015.11.006
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mitigation of tight junction protein dysfunction in lung microvascular endothelial cells with pitavastatin. (2016)
  • 著者名/発表者名: 119.Suzuki R, Nakamura Y, Chiba S, Mizuno T, Abe K, Horii Y, Nagashima H, Tanita T, Yamauchi K.
  • 雑誌名: Pulm Pharmacol Ther. 巻: 38 ページ: 27-35
  • DOI: 10.1016/j.pupt.2016.04.003.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of Lymphatic Capillary Network Along the Alveolar Walls of Autopsied Human Lungs with Pneumonia. (2016)
  • 著者名/発表者名: 120.Yamashita M, Niisato M, Hanasaka T, Iwama N, Takahashi T, Sugai T, Ono M, Yamauchi K.
  • 雑誌名: Lymphat Res Biol. 巻: 14 ページ: 210-9
  • DOI: 10.1089/lrb.2015.0042.
  • 査読あり
• [学会発表] 小胞体ストレスに対するProtein-L-isoaspartate (D-aspartate) O-methyltransfearse (PIMT) 代償発現の不足は肺腺癌浸潤を促す (2017)
  • 著者名/発表者名: 山下雅大、小笠原正人、斎藤平佐、山内広平
  • 学会等名: 第５７回呼吸器学会学術講演会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2017-04-21 – 2017-04-21