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

2020.09.16

　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　国立大学法人东海国立大学机构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。
　発达期の脳の炎症は，损伤や胎児期の母体の感染等によって引き起こされ，脳の発达に深刻なダメージを与えます。アルギニンメチル化酵素笔搁惭罢1の脳特异的欠损マウス（碍翱マウス）では，ミエリン^*1（神経细胞の髄鞘）がうまく作られないなど脳が正常に発达せず、生后约２週间で致死となることがわかっていました。本研究では、その原因を调べるため，诞生直后の碍翱マウス脳の遗伝子発现パターンを网罗的に解析しました（図１）。その结果，碍翱マウスは炎症関连遗伝子の増加など，既存の脳内炎症モデルと类似したパターンを示しました。さらに、碍翱マウス脳ではグリア细胞^*2のアストロサイトやミクログリアの异常増加も认められ，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。今后，碍翱マウスが脳の炎症と発达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。

図1：笔搁惭罢1欠损脳における遗伝子発现网罗的解析の流れ
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本研究発表のポイント

脳の発达におけるタンパク质翻訳后修饰「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笔搁惭罢1^*4は脳の炎症诱导を抑え、正常な脳の発达を促している可能性が示されました。
本研究グループが开発した笔搁惭罢1の脳特异的欠损マウスが、脳の炎症と発达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。グリア细胞の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グリア细胞：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。

详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达を促す
　　　～脳におけるタンパク質のメチル化の新しい意義を発見～

论文情报

雑誌名：Journal of Neurochemistry(DOI: 10.1111/jnc.15149)
论文名：
Loss of PRMT1 in the CNS induces reactive astrocytes and microglia during postnatal brain development
(中枢神経系における笔搁惭罢1欠损は生后の脳発达においてアストロサイトとミクログリアの活性化を诱导する)
着　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