異常タンパク質分解系を亢進する食品成分の同定とその作用機序の解明

鉴定增强异常蛋白质降解系统的食物成分并阐明其作用机制

基本信息

批准号：
13J09070
负责人：
大西康太
金额：
$ 2.76万
依托单位：
The University of Tokushima (2015)Nagoya University (2013-2014)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2013
资助国家：
日本
起止时间：
2013-04-01 至 2016-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

細胞内異常タンパク質の主要な分解機構であるオートファジーの破綻と広範囲の疾病との関与が示唆されているが、本機構に着目した食品機能性研究はほとんど例が無い。そこで本研究では、オートファジーの活性化を作用標的とした機能性食品成分の探索及びその作用機構の解明を目的とした。平成27年度の大半はカリフォルニア大学サンディエゴ校（米国）に渡航しており、Albert La Spada教授の研究室においてmTORC1 (mammalian target of rapamycin complex 1) 制御シグナルに関する基礎的な研究を行った。mTORC1はアミノ酸飢餓条件におけるオートファジー活性化機構において中心的な役割を担うことが知られているが、本分子がアミノ酸をセンシングする分子機構に関しては、現在のところ統一的な見解が得られていない。近年、La Spada教授らはmTORC1の上流を制御するシグナル分子としてMAP4K3を同定した。そこで、MAP4K3-mTORC1シグナルと、細胞内エネルギーセンサーとして知られるAMPKとの関与を想定し、本仮説の妥当性を検証した。まず、免疫沈降法により、HEK293T細胞におけるMAP4K3とAMPKとの相互作用を見出した。また、MAP4K3ノックアウト細胞において、AMPKが活性化する一方でmTORC1が不活性化していることが明らかとなった。興味深いことに、CRISPR/Cas9システムによりMAP4K3及びAMPK alpha 1/2 subunitをトリプルノックアウトした細胞が、野生型HEK293A細胞と同程度のmTORC1活性を示した。以上の結果から、AMPKはMAP4K3の下流でmTORC1活性を制御する可能性が強く示唆された。新たに同定した本シグナル伝達経路は、オートファジーを亢進する機能性食品成分の新たな作用標的となりうる。

人们认为，自噬的破坏是降解细胞内异常蛋白的主要机制，与多种疾病有关，但几乎没有针对这一机制的食品功能性研究。因此，本研究的目的是寻找针对自噬激活的功能性食品成分并阐明其作用机制。 2015年的大部分时间在美国加州大学圣地亚哥分校度过，在Albert La Spada教授的实验室进行mTORC1（哺乳动物雷帕霉素复合物靶标1）调控信号的基础研究。已知mTORC1在氨基酸饥饿条件下的自噬激活机制中发挥核心作用，但目前对该分子感知氨基酸的分子机制尚未达成共识。最近，La Spada 教授及其同事发现 MAP4K3 是调节 mTORC1 上游的信号分子。因此，我们假设MAP4K3-mTORC1信号与被称为细胞内能量传感器的AMPK有关，并验证了该假设的有效性。首先，通过免疫沉淀，我们发现 HEK293T 细胞中 MAP4K3 和 AMPK 之间存在相互作用。此外，研究还发现，在 MAP4K3 敲除细胞中，mTORC1 失活，而 AMPK 激活。有趣的是，使用 CRISPR/Cas9 系统三重敲除 MAP4K3 和 AMPK α 1/2 亚基的细胞显示出与野生型 HEK293A 细胞相当的 mTORC1 活性。这些结果强烈表明 AMPK 可能调节 MAP4K3 下游的 mTORC1 活性。这种新发现的信号转导途径可以作为增强自噬的功能性食品成分的新靶点。