定常状態下の細胞でNAD+を分解している酵素の同定とNAD+濃度調節機構の解明

稳态条件下细胞内NAD+降解酶的鉴定及NAD+浓度调节机制的阐明

• 批准号: 21K11696
• 负责人: 原 伸正
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Shimane 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
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K11696/
• 关键词: NAD+代謝; ポリ（ADP-リボース）ポリメラーゼ; サーチュイン; 老化

年齢が高くなるほど認知症、ガン、動脈硬化、糖尿病などの病気を持つ人が多くなる。これら加齢性疾患がさまざまな臓器のNAD+レベルの減少と関連があり、NAD+レベルを増加させ、長寿に関わるとされるNAD+依存性脱アセチル化酵素サーチュイン（SIRT）を活性化することがこれら疾患の予防および治療に有益であると考えられている。定常状態においてNAD+は連続的に合成され分解されているので、NAD+濃度調節機序の理解には、その合成と分解の速度の測定が必須である。定常状態下の細胞における連続的なNAD+ の分解を担う酵素は未だに明らかになっていない。本研究では、候補とされる分解酵素の発現を増減させ、NAD+合成・分解速度、NAD+濃度を測定することで、定常状態のNAD+ 濃度を制御しているNAD+分解酵素を同定し、NAD+濃度調節の機序を明らかにする。NAD+分解酵素候補として提唱されている酵素にはポリ（ADP-リボース）ポリメラーゼ-1（PARP-1）、 PARP-2、 SIRT1、SARM1、CD38などがある。遺伝子編集によりPARP-1、PARP-２、SIRT1、SARM1を欠損した細胞を作成し、これらが定常状態のNAD+分解に有意に関与しないことを見出している。さらに、本研究で用いる細胞ではCD38遺伝子の発現が極めて少なくこの候補酵素の関与は大きくないと推定された。令和4年度では、令和3年度に作成したCD38を安定に発現する細胞を用いて、CD38の定常状態でのNAD+分解への関与を解析した。CD38の発現もNAD+分解速度を増加させず、この酵素が定常状態のNAD+分解に有意に関与しないことが示唆された。今後のNAD+分解酵素の同定により、この酵素を標的にNAD+濃度を増加させSIRTを活性化することが可能となり、従って加齢性疾患の予防および治療につながるものと期待される。

Age is high, cognitive disorders, diabetes, arteriosclerosis, and diabetes are common. NAD+-dependent enzyme activation is associated with increased NAD+-dependent enzyme activity in the prevention and treatment of these diseases. In the steady state, the synthesis and decomposition of NAD+ and NAD+ must be determined to understand the mechanism of NAD+ concentration regulation. Under the steady state, the cell is connected to the decomposition of NAD+, and the enzyme is not divided into two parts. In this study, we investigated the mechanism of NAD+ concentration regulation, including the decrease of NAD+ synthesis and decomposition rate, and the regulation of NAD+ concentration in a steady state. NAD+-decomposing enzyme candidate: ADP-1, PARP-2, SIRT-1, SARM-1, CD-38 PARP-1, PARP-2, SIRT1, SARM1 are not damaged by cell formation, but by NAD+ decomposition in a steady state. In this study, the expression of CD38 gene in Chinese cells was studied. In the fourth and third years, CD38 was produced in a stable state, and NAD+ decomposition was analyzed in a stable state. The rate of NAD+ decomposition of CD38 was increased, and the enzyme was intentionally involved in the steady state of NAD+ decomposition. In the future, NAD+-decomposing enzymes are regulated, and NAD+ concentrations of these enzymes are increased to activate SIRT. This may lead to increased disease prevention and treatment.

项目成果

Global acetylation levels of histone H4 lysine 16 and H3 lysine 9 may not represent cellular SIRT1 activity

组蛋白 H4 赖氨酸 16 和 H3 赖氨酸 9 的整体乙酰化水平可能不代表细胞 SIRT1 活性

• 发表时间: 2021
• 作者: Nobumasa Hara;Takeshi Nakamura;Harumi Osago;Mineyoshi Hiyoshi;Mikiko Kobayashi-Miura;Mikako Tsuchiya
• 通讯作者: Mikako Tsuchiya

Effects of NAD+ Synthesis Levels on Sirtuin 1 Deacetylase Activity in Mammalian Cells

NAD 合成水平对哺乳动物细胞中 Sirtuin 1 脱乙酰酶活性的影响

• 发表时间: 2021
• 期刊: Shimane J. Med. Sci.
• 作者: Takeshi Nakamura;Nobumasa Hara;Harumi Osago;Mineyoshi Hiyoshi;Mikiko Kobayashi-Miura;Mikako Tsuchiya
• 通讯作者: Mikako Tsuchiya

Involvement of CD38 in NAD+ turnover in mammalian cells

CD38 参与哺乳动物细胞 NAD 周转

• 发表时间: 2022
• 作者: Nobumasa Hara;Harumi Osago;Mineyoshi Hiyoshi;Mikiko Kobayashi-Miura
• 通讯作者: Mikiko Kobayashi-Miura