メチル水銀によるタンパク質の翻訳後修飾で生じる神経疾患

甲基汞对蛋白质翻译后修饰引起的神经系统疾病

• 批准号: 10J00932
• 负责人: 外山 喬士
• 金额: $ 0.9万
• 依托单位: University of Tsukuba
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2010
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2010 至 2011
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-10J00932/
• 关键词: UCH-L1; メチル水銀; ユビキチン; 神経変性疾患; LC/MS; パーキンソン病; 不溶化; MALDI-TOF/MS

本研究は、メチル水銀(MeHg)によるユビキチンC末端加水分解酵素L1(UCH-L1)の機能破綻及による神経障害への関与を、分子、細胞から個体レベルで解明を目指したものである。本年度は、MeHgによるタンパク質の翻訳後修飾(S-水銀化)によるUCH-L1の機能破綻のメカニズムを解明したのみに留まらず、それに付随する新たな知見を得ることができた。これは更なる研究の展開に貢献するものである。本年度に得られた成果を下記の通りである。1. MeHgを曝露した細胞のタンパク質を二次元電気泳動により展開後3mm角のセグメントに分け、ゲル中の水銀濃度を網羅的に測定し、MeHg標的タンパク質をLC/MSにより同定する手法を確立した(Mercuromics解析)。本結果から、UCH-L1はSH-SY5Y細胞中で最もS-水銀化を受けやすいタンパク質の一つであることが示された。2. モノユビキチンとUCH-L1とのアフィニティーは、MeHgの結合によって顕著に減少した。本結果は、UCH-L1に対するMeHgの結合が、細胞内ユビキチンプールの減少の一因であることを示す。3. S-水銀化を抑制する生体内因子である硫化水素をSH-SY5Y細胞に処理することで、MeHgによるUCH-L1の機能破綻が抑制せれた。またGSHによってUCH-L1のS-水銀化は解除できることをMALDI-TOF/MSにより明らかにした。上記知見を前年度の成果と合わせると、UCH-L1はMeHgによるS-水銀化の標的分子であり、Cys151のS-水銀化によって、細胞内およびラット脳中のユビキチン制御系を破綻させることが明らかとなった。またこれらは、生体内の硫化水素やGSH量を制御することで防御できることが示唆された。本成果は、MeHgに起因する神経変性疾患の機構および予防法を模索する上で重要な知見だろう。

This study is aimed at clarifying the functional flaws and the relationship between the neurotoxicity and the molecular and cellular changes of C-terminal hydrolytic enzyme L1(UCH-L1). This year, the UCH-L1 functional defects were clarified and new findings were obtained. This is the first time I've ever done this. This year's achievements are recorded below. 1. MeHg exposure to cell mass, two-dimensional electrokinetic kinetic analysis, 3mm angle after development, measurement of mercury concentration in cells, MeHg standard mass, LC/MS method for simultaneous determination were established (Mercuromics analysis). The results showed that UCH-L1 was the most sensitive to S-mercury in SH-SY5Y cells. 2. UCH-L1 and UCH-L2 are the most important components of the system, and UCH-L1 and UCH-L2 are the most important components. These results indicate that the binding of UCH-L1 to MeHg is one of the reasons for the decrease in intracellular protein. 3. S-mercuric acid inhibits the function of UCH-L1 in SH-SY5Y cells. GSH and UCH-L1 were dissolved in MALDI-TOF/MS solution. The results of the previous year were summarized as follows: UCH-L1, Cys151, S-mercuric target molecule, intracellular control system. The amount of sulfide and GSH in the body is controlled by the defense system. The results provide important insights into the mechanisms and prevention of neurological disorders caused by MeHg.

项目成果

Isothiocyanates cause diminished toxicity coupled to reduction of mercury accumulation following exposure of mice to methylmercury through Nrf2 activation.

小鼠暴露于甲基汞后，通过 Nrf2 激活，异硫氰酸盐可降低毒性，并减少汞积累。

• 发表时间: 2010
• 作者: Takashi Toyama;Yasuhiro Shinkai;Daigo Sumi;Akira Yasutake;Koji Uchida;Masayuki Yamamoto;Yoshito Kumagai
• 通讯作者: Yoshito Kumagai

DNA microarray analysis of human neuroblastoma SH-SY5Y cells exposed to methylmercury

• DOI: 10.2131/jts.36.843
• 发表时间: 2011-12-01
• 期刊: JOURNAL OF TOXICOLOGICAL SCIENCES
• 影响因子: 2
• 作者: Toyama, Takashi;Yoshida, Eiko;Kumagai, Yoshito
• 通讯作者: Kumagai, Yoshito

Isothiocyanates reduce mercury accumulation via an Nrf2-dependent mechanism during exposure of mice to methylmercury.

• DOI: 10.1289/ehp.1003123
• 发表时间: 2011-08
• 期刊: Environmental health perspectives
• 影响因子: 10.4
• 作者: Toyama T;Shinkai Y;Yasutake A;Uchida K;Yamamoto M;Kumagai Y
• 通讯作者: Kumagai Y

Carbon monoxide derived from heme oxygenase-2 mediates reduction of methylmercury toxicity in SH-SY5Y cells.

来自血红素加氧酶 2 的一氧化碳可介导 SH-SY5Y 细胞中甲基汞毒性的降低。

• 发表时间: 2010
• 期刊: Toxicology and Applied Pharmacology
• 影响因子: 3.8
• 作者: Takashi Toyama;Yasuhiro Shinkai;Daigo Sumi;Yoshito Kumagai.
• 通讯作者: Yoshito Kumagai.

Keap 1/Nrf2 system regulates cellular accumulation of methylmercury. Thereby blocking its toxicity.

Keap 1/Nrf2 系统调节甲基汞的细胞积累。

• 发表时间: 2011
• 作者: Takashi Toyama;Yasuhiro Shinkai;Daigo Sumi;Yoshito Kumagai.;Takashi Toyama
• 通讯作者: Takashi Toyama