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研究は喘息およびCOPDにおける粘液の過剰産生に関する新たな手掛かりを明らかにする

研究者らは、粘液産生に関連するタンパク質の役割に関する20年の謎を解明する上で、喘息、慢性閉塞性肺疾患、嚢胞性線維症および他の疾患の新たな治療につながる新たな洞察を提供している。

CLCA1タンパク質およびイオンチャネルTMEM16A

ミシガン州セントルイスのワシントン大学医学部(WUSTL)の研究者らは、ジャーナルに彼らの所見を報告している。

上級研究の著者でありWUSTLの医学の助教授であるトーマス・J・ブレット(Thomas J. Brett)

「この新たな研究は、喘息、COPD、嚢胞性線維症、さらには特定の癌などの疾患の治療法を開発するための基礎を築いています。

喘息や慢性閉塞性肺疾患(COPD)などの疾患では、体内に多量の粘液が生成され、呼吸が困難になります。

嚢胞性線維症では、産生される粘液が濃すぎて、肺や消化管まで詰まる。

この新しい研究の重要性は、細胞膜に細孔を作り、細胞内外の荷電粒子の流れを調節するのに役立つ特殊なタンパク質であるイオンチャネルに関する啓示にある。

イオンチャネルは、細胞が電気信号を送受信することを可能にし、粘液などの分泌物質、心臓リズムを制御し、脳機能を支援するなど、健康に不可欠な役割を果たします。

例えば、細胞内および細胞外の塩化物イオンの流れは、我々の風管および他の気道における粘液保護的ライニングの生成を制御するのに役立つ。肺に害を及ぼす前に、糖タンパク質と水トラップで作られた粘液と汚染粒子がトラップされます。

しかし、嚢胞性線維症や喘息のような病気では、あまりにも厚い粘液が生成され、呼吸が困難になり感染の危険性が高くなります。

研究は、イオンチャンネルおよび粘液過剰産生における役割を研究する

約20年前、科学者は、高レベルで気道を覆うように見えるときに、粘液の過剰産生に長い間関連しているCLCA1と呼ばれるタンパク質を同定した。長い間、CLCA1のメンバーは細胞内および細胞外に塩化物イオンを移動させるようであったため、CLCA1は塩化物イオンチャンネルであると考えられた。

最終的に、より多くの手掛かりが見つかるにつれ、科学者はCLCAタンパク質がチャネルではなくトリガーであると判断した。彼らはチャネルを活性化して塩化物イオンが細胞膜を通過するようにした。しかしながら、どのCLCAタンパク質が誘発していたか、どのようにしてどのチャネルが誘発されたのかは明らかでなかった。ブレット教授は次のように述べています。

「細胞がCLCA1を発現すると、クロライド電流が発生するが、タンパク質の三次元構造を理解する上で、CLCAタンパク質がチャネルではないことを認識し始めたので、どのようにしてこれらを活性化するのだろうか彼らはnotchannels場合の流れ? “

ブレット教授と彼のチームは、CLCA1がヒトの細胞から放出されると、チャネルがカルシウムイオンの存在を検出すると、それがクロライドイオンの放出を引き起こすことを発見した。

チームはまた、CLCA1に起因する塩化物イオンの動きが、塩素イオンがTMEM16Aとして知られる経路を通過する様子に非常によく似ていることに気づいたので、これらの2つのタンパク質が相互作用するかどうかを調べることにしました。

タンパク質がイオンチャネルを誘発するという発見は、

7年前に哺乳動物でしか発見されなかったTMEM16Aは、気道を覆う細胞に豊富に存在する。 TMEM16Aの量が多すぎると、CLCA1が多すぎるという喘息やCOPDのような呼吸器疾患の粘液の産生に関連しているという証拠があります。

Brett教授は、彼の同僚と共同研究したところ、CLCA1はTMEM16Aを誘発し、CLCA1の発現増加は近くの細胞に存在するTMEM16Aチャネルの数を増加させることを示した。彼は説明する:

CLCA1が実際にチャンネルを開くとは考えていませんが、チャンネルはCLCA1なしで機能することができます。

彼は、より多くのチャンネルが開かれているために、より多くの流れがある理由は、テオンが通過するための穴が多く、

「これはユニークな発見であり、タンパク質とチャネルの間のこの種の相互作用の他の例は知られていない」

調査結果にはより広い意味があります。これらのタンパク質が属する家族の他のメンバーが互いに相互作用する場合、これは癌および心臓血管疾患を含む多様な疾患を明らかにする可能性がある。

例えば、TMEM16チャネルおよびCLCAタンパク質は、肺に広がる胸部腫瘍を含む特定のタイプの癌に関連している。それらはまた、不規則心臓のリズム障害および心不全などの心臓血管疾患にも関与している。

研究チームは、タンパク質とチャネルの相互作用、およびそれらの発現の減少がどのようにイオンの流れに影響を及ぼし、気道疾患に影響を与えるかについて、引き続き研究している。

この研究は、国立衛生研究所(NIH)、米国肺協会、膜興奮性疾患の調査のためのセンター、および米国心臓協会によって資金提供された。

一方、健康的な食生活に従事した参加者は、参加していない参加者と比較して、COPDを発症する可能性が3倍低いことが判明しました。研究者らは、野菜、全粒粉、多価不飽和脂肪、ナッツおよびオメガ-3脂肪酸が高く、赤肉および加工肉、精製された穀物および甘味飲料が低いものとして健康的な食事を定義した。

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