神経細胞老化の機序の解明;タンパクの酸化修飾による不活化と高次構造変化

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13670684
• Research Institution: National Institute for Longevity Sciences,NCGG
• Principal Investigator: 丸山 和佳子 国立療養所中部病院(長寿医療研究センター), 老化機構研究部, 室長 (20333396)
• Keywords: ミトコンドリア / 酸化ストレス / タンパク凝集 / 神経変性 / 老化 / 酸化タンパク / complex I / peroxynitrite

Research Abstract

神経細胞の老化による細胞死には酸化ストレスが関与している可能性が示唆されているが、ミトコンドリアは酸化ストレスの原因であるフリーラジカルが生成される主要な場である。ミトコンドリアに存在するタンパク、脂質、核酸などは酸化ストレスの主たる標的となり、ミトコンドリアの機能不全をひきおこすことで老化に伴なう神経細胞の障害の原因となっている可能性がある。
本年度はヒト神経芽細胞腫SH-SY5Y細胞を窒素ラジカルであるperoxynitriteで処理、あるいはミトコンドリア呼吸鎖酵素であるcomplex Iの阻害剤であるrotenone存在下で培養することにより、ミトコンドリア機能、特にATP生成や膜電位、あるいは細胞内ラジカルレベルへの影響を検討した。peroxynitriteによる酸化傷害の特異的マーカーである3-nitrotyrosine修飾タンパク、および毒性をもつ脂質アルデヒドである4-hydroxy-2-nonenalとacrolein化タンパクを定量するとともに、それらの細胞内分布を検討した。peroxynitrite処理により3-nitrotyrosine修飾タンパクの増加が核およびミトコンドリア分画に認められ、ミトコンドリアの中でもcomplex I構成タンパクが最も修飾を受けやすいことがわかった。Rotenone投与により3-nilrotyrosine、4-hydroxy-2-nonenalおよびacrolein化タンパクが増加し、その大部分はミトコンドリア分画に存在した。
酸化ストレスによるタンパク傷害はミトコンドリア特にcomplex Iに酸化修飾と不活化を引き起こし、complex I活性低下はさらに酸化修飾を増強し、最終的に神経細胞機能不全と細胞死を引き起こす可能性がある。

Research Products

• [Publications] W.Maruyama et al.: "The anti-Parkinson drug, rasagiline, prevents apoptotic DNA damage induced by peroxynitrite in human dopaminergic neuroblastoma SH-SY5Y cells"J.Neural Transm.(Suppl). (in press). (2001)
• [Publications] W.Maruyama et al.: "Glyceraldehydes-3-phospate dehydrogenase is translocated into nuclei through Golgi apparatus during apoptosis induced by 6-hydroxydopamine in human dopaminergic SH-FSY5Y cells"Neurosci.Lett.. (in press). (2001)
• [Publications] T.Yamamoto et al.: "Selective nitration of mitochondrial complex I by peroxynitrite : Involvement in mitochondria dysfunction and cell death of dopaminergic SH-SY5Y cells"J.Neural Transm.. (in press). (2001)
• [Publications] B.E.Toth et al.: "Salsolinol is a putative endogenous neuro-intermediate lobe prolactin releasing factor"J.Neuroendocrinol. 13. 11-14 (2001)
• [Publications] M.Naoi et al.: "Future neuroprotection in Parkinson's disease"Parkinsonism and Related Disorders. 8. 139-145 (2001)
• [Publications] W.Maruyama et al.: "Transfection-enforced Bcl-2 overexpression and an anti-Parkinson drug, rasagiline, prevent nuclear accumulation of glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase induced by an endogenous dopaminergic neurotoxin, N-methyl(R)salsolinol"J.Neurochem.. 78. 727-735 (2001)
• [Publications] W.Maruyama et al.: "Antiapoptotic proparties of rasagiline, N-propargylamine-1(R)-aminoindan, and its optical(S)-isomer, TV1022"Ann.New York Acad.Sci.. 939. 320-329 (2001)
• [Publications] M.Naoi et al.: "Apoptosis induced by an endogenous neurotoxin, N-methyl(R)salsolinol, in dopamine neurons"Toxicology. 153. 123-141 (2001)
• [Publications] K.Oh-hashi et al.: "Peroxynitrite induces gadd34, 45 and 153 via p38 MAPK in human neuroblastoma SH-SY5Y cells"Free Rad.Biol.Med.. 30. 213-221 (2001)
• [Publications] W.Maruyama et al.: "Enantio-specific induction of apoptosis by an endogenous neurotoxin N-methyl(R)salsolinol, in dopaminergic SH-SY5Y cells : Suppression of apoptosis by N-(2-heptyl)-N-methylpropargylamine"J.Neural Transm.. 108. 11-24 (2001)
• [Publications] 丸山和佳子: "孤発性パーキンソン病の病因の探索"日本老年医学会雑誌. 38. 494-487 (2001)
• [Publications] 丸山和佳子, 直井信: "内在性神経毒、N-methyl(R)salsolinolによるドパミン神経細胞死とpropargylamineによる細胞死防御の機序に関する研究"Progress in Medicine. 21. 1937-1941 (2001)
• [Publications] M.Naoi et al.: "Neurotoxic Factors in Parkinson's Disease and Related Disorders"Academic/Plenum Publishers. 14 (2001)
• [Publications] 丸山和佳子: "ケアスタッフ"医歯薬出版社(印刷中). (2001)
• [Publications] 丸山和佳子: "最新医学"最新医学社(印刷中). (2001)
• [Publications] 丸山和佳子: "先端医療シリーズ14:神経・筋疾患"先端医療社. 5 (2001)
• [Publications] 丸山和佳子: "老年精神医学雑誌"(株)ワールドプランニング. 6 (2001)