酸化変性タンパク質のプロテオーム解析に関する研究

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タンパク質の酸化修飾は、病態組織における検出が最も進んでいる酸化ストレスマーカーのひとつであり、多くの疾患との関連が示唆されている。しかしながら、酸化ストレスと疾患発症との関連を直接証明しうる標的タンパク質の存在はほとんど明らかになっていない。本研究では、酸化修飾タンパク質の分析・探索モデルとして、試験管・培養細胞・動物レベルでの実験系を構築し、タンパク質の酸化修飾を指標としたプロテオーム解析及びメカニズム解析を行った。まず、急性酸化ストレス/慢性腎発ガンモデルである鉄-ニトリル-4-酢酸投与マウスを用い、タンパク質カルボニルを指標とした腎臓および血清のプロテオーム解析を行った。その結果、酸化修飾の標的タンパク質として、アルブミン、ヘモグロビン等の血清タンパク質に加え、アクチン等の細胞骨格タンパク質や解糖系酵素、分子シャペロンタンパク質等を同定した。次に、胃発ガンモデルとしてHelicobacter pylori由来CagAタンパク質をテトラサイクリンにより発現・抑制可能な培養細胞系を構築し、細胞増殖と酸化ストレスの亢進の関係を検討した。その結果、CagAタンパク質発現により細胞内酸化ストレスが亢進し、細胞増殖に関連するタンパク質郡の増加が確認された。さらに、キノン毒性のモデル化合物としてピロロキノリンキノン(PQQ)およびドーパミンを用い、モデルペプチドおよびタンパク質との反応をMSにより解析し、酸化修飾機構の解明を試みた。その結果、PQQは金属非存在下ではタンパク質システイン残基を特異的に酸化し、その酸化は可逆的であることを明らかにした。また、ドーパミンはシステインに酸化修飾するが、金属存在下で活性酸素種を生成し細胞毒性を示すことが明らかとなった。また、食品由来のポリフェノールも酸化条件下でタンパク質のシステイン残基に修飾することが明らかとなった。以上の研究成果は、酸化ストレスの標的成分の探索および酸化修飾機構の解明に向けた新たな知見を与えうるものであり、今後の進展による酸化ストレスによる疾患機構の解明やバイオマーカー探索への応用が期待される。