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

基本信息

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

项目摘要

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。

我们年龄越大，就越有可能患上痴呆、癌症、动脉硬化和糖尿病等疾病。这些与年龄相关的疾病与各个器官中NAD+水平的降低有关，这些疾病会增加NAD+水平并激活NAD+依赖性脱乙酰酶sirtuin（SIRT），这被认为对长寿有益。用于预防和治疗。由于 NAD+ 在稳态条件下不断合成和降解，因此有必要测量其合成和降解速率，以了解调节 NAD+ 浓度的机制。在稳态条件下负责细胞中 NAD+ 持续降解的酶仍然未知。在本研究中，我们增加或减少了候选降解酶的表达，并测量了NAD+合成/降解率和NAD+浓度，从而鉴定了控制稳态NAD+浓度的NAD+降解酶，并阐明了调节NAD+浓度的机制。的已被提议作为候选 NAD+ 降解酶的酶包括聚（ADP-核糖）聚合酶-1 (PARP-1)、PARP-2、SIRT1、SARM1 和 CD38。我们通过基因编辑创建了缺乏 PARP-1、PARP-2、SIRT1 和 SARM1 的细胞，发现这些细胞并未显着参与稳态 NAD+ 降解。此外，本研究中使用的细胞中 CD38 基因的表达极低，表明该候选酶没有显着参与。在 2020 财年，我们使用 2021 财年稳定表达 CD38 的细胞分析了 CD38 在稳态 NAD+ 降解中的参与情况。 CD38 的表达也没有增加 NAD+ 降解速率，表明该酶并未显着参与稳态 NAD+ 降解。未来对NAD+降解酶的鉴定将使得靶向该酶增加NAD+浓度并激活SIRT成为可能，这有望导致与年龄相关的疾病的预防和治疗。