研究報告書 脊椎動物の進化軸から見た中枢神経D-セリン代謝とその役割の解明

田中, 裕之  ,  TANAKA, Hiroyuki

2015-06-02
内容記述
科学研究費補助金研究成果報告書
研究種目: 基盤研究(C)
研究期間: 2012~2014
課題番号: 24590351
研究代表者: 田中 裕之(滋賀医科大学・医学部・助教)
Chicken D-serine dehydratase (DSD) degrades D-serine to pyruvate and ammonia. D-Serine is a physiological coagonist that regulates the activity of the NMDA receptor for L-glutamate. We have found in chickens that D-serine is degraded only by DSD in the brain, whereas it is also degraded to 3-hydroxypyruvate by D-amino acid oxidase (DAO) in the kidney and liver. In mammalian brains, D-serine is degraded only by DAO. It has not been clarified why chickens selectively use DSD for the control of D-serine concentrations in the brain. In the present study, we measured DSD activity in chicken tissues, and examined the cellular localization of DSD using a specific anti-chicken DSD antibody. In chicken brain, cerebellum showed about 6-fold-higher activity than cerebrum. At the cellular level DSD was demonstrated in Bergmann-glia cells of the cerebellum and in astrocytes. The finding of DSD in glial cells seems to be important because D-serine is involved in NMDAR-dependent brain functions.
D-セリンは脊椎動物の中枢神経においてNMDA型グルタミン酸受容体に結合し、興奮性神経伝達物質として働いている。脊椎動物にはD-セリン分解酵素としてD-アミノ酸オキシダーゼ(DAO)とD-セリンデヒドラターゼ(DSD)の2つが知られる。本研究により、ニワトリ脳ではアストロサイトに発現するDSDがD-セリン濃度を調節していることを明らかにした。これまでの研究により、哺乳類の脳ではアストロサイトに発現するDAOがその役割を担っていることがわかっている。今回の結果とあわせて考えると、アストロサイトがD-セリン分解のために使う酵素は、進化の過程でDSDからDAOにスイッチしている可能性が示唆された。
Chicken D-serine dehydratase (DSD) degrades D-serine to pyruvate and ammonia. D-Serine is a physiological coagonist that regulates the activity of the NMDA receptor for L-glutamate. We have found in chickens that D-serine is degraded only by DSD in the brain, whereas it is also degraded to 3-hydroxypyruvate by D-amino acid oxidase (DAO) in the kidney and liver. In mammalian brains, D-serine is degraded only by DAO. It has not been clarified why chickens selectively use DSD for the control of D-serine concentrations in the brain. In the present study, we measured DSD activity in chicken tissues, and examined the cellular localization of DSD using a specific anti-chicken DSD antibody. In chicken brain, cerebellum showed about 6-fold-higher activity than cerebrum. At the cellular level DSD was demonstrated in Bergmann-glia cells of the cerebellum and in astrocytes. The finding of DSD in glial cells seems to be important because D-serine is involved in NMDAR-dependent brain functions.
D-セリンは脊椎動物の中枢神経においてNMDA型グルタミン酸受容体に結合し、興奮性神経伝達物質として働いている。脊椎動物にはD-セリン分解酵素としてD-アミノ酸オキシダーゼ(DAO)とD-セリンデヒドラターゼ(DSD)の2つが知られる。本研究により、ニワトリ脳ではアストロサイトに発現するDSDがD-セリン濃度を調節していることを明らかにした。これまでの研究により、哺乳類の脳ではアストロサイトに発現するDAOがその役割を担っていることがわかっている。今回の結果とあわせて考えると、アストロサイトがD-セリン分解のために使う酵素は、進化の過程でDSDからDAOにスイッチしている可能性が示唆された。
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http://repository.shiga-med.ac.jp/dspace//bitstream/10422/11952/1/24590351.pdf

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