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Mechanisms of cytotoxicity due to the generation and accumulation of toxic advanced glycation end-prodcuts (TAGE) in cardiomyocytes

心肌细胞中有毒晚期糖基化终产物（TAGE）的产生和积累引起的细胞毒性机制

基本信息

批准号：
21K11607
负责人：
高田尊信
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Kanazawa Medical University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

ブドウ糖や果糖の代謝中間体である、グリセルアルデヒド（Glyceraldehyde, GA）から生成するGA由来終末糖化産物（GA-AGEs）のうち、特定の構造をもつものこそが、生活習慣病の発症、進展の原因となるという説に基づいて研究を進めた。心筋細胞の拍動やオートファジーを制御するHeat shock protein 90（HSP90） beta （HSP90beta）を研究対象とした。ラット初代培養心筋細胞にGAを添加させ、細胞内タンパク質をウェスタンブロット(WB)解析したところ、細胞内に、分子量210 kDa前後のHSP90 betaが出現することが明らかとなった。通常HSP90 betaは細胞内で、非共有結合により2量体構造をしているが、SDS-PAGE法によるWB解析をすれば、その構造は破壊され、単量体である90kDaのタンパク質として検出される。したがって、今回検出された高分子化されたHSP90 betaは、GAを原因とする架橋構造を有すると考えられる。同時に、HSP90alphaとbetaの両方を認識できる抗体では、この高分子バンドが検出されなかった。このことは、高分子化HSP90betaの構造解析の糸口となる可能性がある。また、この条件において、HSP90が制御するオートファジータンパク質LC3-IIの産生低下が生じた。ヒトの正常心臓線維芽細胞に、TAGEが生成すると細胞死が引き起こされるが、生理的濃度の20倍の細胞外TAGEは、細胞死を起こさなかった（Metabolites 12(7), 615, 2022）。GFPを発現させたヒト子宮頸癌細胞（Hela）にGAを添加すると、細胞死が引き起こされるが、GFPの輝度が上昇（増感）された。これが、細胞死による自家蛍光に由来するものではないことは、コントロールとして通常のHela細胞を用いて証明された。

Glyceraldehyde (GA), a metabolic intermediate of fructose, is produced from GA-AGEs, and specific structures are used to study the development and progression of lifestyle diseases. Heat shock protein 90 (HSP 90beta) is the target of the study. When GA was added to the initially cultured cardiac muscle cells, intracellular proteins were analyzed by means of tissue analyzer (WB), and HSP90 beta with a molecular weight of around 210 kDa appeared in the cells. HSP90 is usually expressed in beta cells, in non-consensus binding, in 2-mer structure, in SDS-PAGE, in WB analysis, in 3-mer structure, and in 90-kDa single mer structure. HSP90 beta, GA and bridging structure are the main reasons for this. At the same time, HSP90 alpha and beta are recognized as antibodies and polymers. The possibility of structural analysis of HSP90 beta is discussed. Under these conditions, HSP90 can control the production of LC3-II. In normal cardiac cells, TAGE is produced at 20-fold physiological concentrations in extracellular TAGE and cell death (Metabolites 12(7), 615, 2022). GFP was detected in cervical cancer cells (Hela), and its brightness increased. The reason why Hela cells are dead is because they are used to test the effect of Hela cells.