研究成果

アルギニンメチル化酵素が正常な脳の発達を促す  ~脳におけるタンパク質のメチル化の新しい意義を発見~

 国立大学法人筑波大学 生存ダイナミクス研究センター(TARA)深水昭吉教授,同 橋本美涼博士(現 国立大学法人東海国立大学機構岐阜大学 応用生物科学部助教)の研究グループは,マウスを使った解析により,発達中の脳において,生合成されたタンパク質に生じる様々な化学修飾(翻訳後修飾)の一つである「アルギニンメチル化」が炎症状態の誘導に関与することを見出しました。
 発達期の脳の炎症は,損傷や胎児期の母体の感染等によって引き起こされ,脳の発達に深刻なダメージを与えます。アルギニンメチル化酵素PRMT1の脳特異的欠損マウス(KOマウス)では,ミエリン*1(神経細胞の髄鞘)がうまく作られないなど脳が正常に発達せず、生後約2週間で致死となることがわかっていました。本研究では、その原因を調べるため,誕生直後のKOマウス脳の遺伝子発現パターンを網羅的に解析しました(図1)。その結果,KOマウスは炎症関連遺伝子の増加など,既存の脳内炎症モデルと類似したパターンを示しました。さらに、KOマウス脳ではグリア細胞*2のアストロサイトやミクログリアの異常増加も認められ,これらは炎症シグナルを介していることが示唆されました。今後,KOマウスが脳の炎症と発達の関係を知る有用なモデルとなることが期待されます。
 本研究の成果は,2020年9月12日付「Journal of Neurochemistry」で公開されました。

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図1:PRMT1欠損脳における遺伝子発現網羅的解析の流れ
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本研究発表のポイント

  • 脳の発達におけるタンパク質翻訳後修飾「アルギニンメチル化*3」の役割を解明しました。
  • アルギニンメチル化の主要酵素PRMT1*4は脳の炎症誘導を抑え、正常な脳の発達を促している可能性が示されました。
  • 本研究グループが開発したPRMT1の脳特異的欠損マウスが、脳の炎症と発達の関係を知る有用なモデルとなり得ることがわかりました。
  • *1ミエリン: 髄鞘。神経の軸索に巻きついて絶縁体としてはたらき、素早い神経伝達を可能にする。グリア細胞の1つであるオリゴデンドロサイトの一部がつくる構造。
  • *2グリア細胞: 脳そのものに豊富に存在する細胞。神経を構造的・機能的に支える役割をもつ。神経幹細胞から生まれるアストロサイトとオリゴデンドロサイト、卵黄嚢から生まれるミクログリアとに大別される。
  • *3アルギニンメチル化: タンパク質の翻訳後修飾の一つ。タンパク質を構成するアミノ酸配列のアルギニンに、メチル基を付加する化学修飾。酵素PRMTファミリー(PRMT1-9)が触媒する。
  • *4PRMT1: アルギニンメチル化反応を触媒する主要な酵素。protein arginine methyltransferase 1 の略。

詳しい研究内容について

アルギニンメチル化酵素が正常な脳の発達を促す
    ~脳におけるタンパク質のメチル化の新しい意義を発見~

論文情報

  • 雑誌名:Journal of Neurochemistry(DOI: 10.1111/jnc.15149)
  • 論文名:
    Loss of PRMT1 in the CNS induces reactive astrocytes and microglia during postnatal brain development
    (中枢神経系におけるPRMT1欠損は生後の脳発達においてアストロサイトとミクログリアの活性化を誘導する)
  • 著 者:Misuzu Hashimoto, Ayako Kumabe, Jun-Dal Kim, Kazuya Murata, Sowmya Sekizar, Anna Williams, Weizhe Lu, Junji Ishida, Tsutomu Nakagawa, Mitsuharu Endo, Yasuhiro Minami, and Akiyoshi Fukamizu

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2020.09.16

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