一酸化窒素によるアミノ酸センサーＧＣＮ２活性化を介した神経細胞死惹起機構の解明

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本研究は，生体内ガス状分子である一酸化窒素（Nitric oxide: NO）が神経細胞死を引き起こす際の詳細なメカニズムを解明することを目的としている．NOは，加齢や環境ストレスにより，産生促進されることが知られている．また，NOはタンパク質のシステイン残基を酸化修飾（S-ニトロシル化）し，その酵素活性や局在を変化させる．これまでに，様々なタンパク質がS-ニトロシル化を受けた結果，種々の疾患発症に関与していることが報告されている．その中でも，本研究では統合的ストレス応答を司るeIF2aとその上流に位置する4種のキナーゼ（GCN2, HRI, PERK, PKR）に着目して実験を行っている．当該年度までに，NOはGCN2-eIF2a-CHOP経路を活性化し，細胞死を惹起することを見出していた．そこで，当該年度はGCN2上流のNO標的分子を探索し，その機能変化を解析した．NO標的分子の同定は，過去にS-ニトロシル化タンパク質を網羅的に探索した論文のデータベースを参考とした．これにより，GCN2上流のNO標的タンパク質として2つのタンパク質を選定した．これら候補タンパク質が，実際にNO供与体存在下でS-ニトロシル化を受けることを，ビオチンスイッチ法により確認した．次に，これらのタンパク質がS-ニトロシル化を受けることにより酵素活性が変化するか，詳細に検討することとした．具体的には，Real-time PCRを基盤とした酵素活性測定系を使用し，NO存在下での活性変化を測定した．その結果，2つの候補タンパク質は，NO存在下で酵素活性が低下することが明らかとなった．以上から，候補タンパク質がS-ニトロシル化を受けることにより，GCN2-eIF2a-CHOP経路が活性化して，細胞死を惹起している可能性が示された．