JP2012046470A - Enzyme activity inhibitor for gapdh - Google Patents

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泰明 加部
Makoto Suematsu
誠 末松
Hiroshi Handa
宏 半田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an enzyme activity inhibitor for GAPDH.SOLUTION: The enzyme activity inhibitor, oxidative modification inhibitor, nuclear translocation inhibitor for GAPDH, and a pharmaceutical composition for cell protection or cytotoxicity treating comprises carbon monoxide and/or heme.

Description

本発明は、ヘム又は一酸化炭素を含むGAPDHの酵素活性阻害剤等に関する。   The present invention relates to an enzyme activity inhibitor of GAPDH containing heme or carbon monoxide and the like.

酸化ストレス応答は老化や神経性疾患に関わると考えられているが、このような酸化ストレス応答を抑制するには、従来、ビタミンCやビタミンEなどの抗酸化剤を用いた制御方法が一般的である(非特許文献1)。   Although oxidative stress response is thought to be related to aging and neurological diseases, control methods using antioxidants such as vitamin C and vitamin E are generally used to suppress such oxidative stress response. (Non-Patent Document 1).

近年、一酸化炭素又はプロトヘムが生体内の細胞保護性アミノ酸を増加誘導することが判明し、一酸化炭素やプロトヘムが細胞保護剤として使用できることが示されている(特許文献1:WO2007-73006)。特許文献1によると、細胞保護性アミノ酸であるメチオニンは必須アミノ酸の1つであり、S-アデノシルメチオニン (SAM)に代謝され、メチル基をDNA、蛋白質などに転移させた後S-アデノシホモシステインとなり、さらにホモシステインに変換される。このホモシステインは、システインの原料として代謝され、抗酸化物質であるグルタチオンの原料として使われる。したがって、メチオニンやホモシステインは、各種の酸化ストレス病態の改善薬としての利用可能であり、一酸化炭素(CO)がメチオニン等を増加誘導するというものである。一方で、COガスを産生するヘム分解酵素(ヘムオキシゲナーゼ)の遺伝子欠損モデルでは毒性を示すことから、ヘムには細胞毒性があると考えられていた(非特許文献2)。   In recent years, it has been found that carbon monoxide or protoheme increases cytoprotective amino acids in vivo, and it has been shown that carbon monoxide and protoheme can be used as cytoprotective agents (Patent Document 1: WO2007-73006). . According to Patent Document 1, methionine, which is a cytoprotective amino acid, is one of the essential amino acids, metabolized to S-adenosylmethionine (SAM), and after transferring the methyl group to DNA, protein, etc. It becomes homocysteine and is further converted to homocysteine. This homocysteine is metabolized as a raw material for cysteine and used as a raw material for glutathione, which is an antioxidant. Therefore, methionine and homocysteine can be used as an ameliorating agent for various oxidative stress conditions, and carbon monoxide (CO) induces increased methionine and the like. On the other hand, since a gene-deficient model of heme-degrading enzyme (heme oxygenase) that produces CO gas shows toxicity, it has been considered that heme is cytotoxic (Non-patent Document 2).

国際公開第2007/73006号パンフレットInternational Publication No. 2007/73006 Pamphlet

Pratico D. Evidence of oxidative stress in Alzheimer's disease brain and antioxidant therapy: lights and shadows. Ann N Y Acad Sci. 1147:70-8, 2008.Pratico D. Evidence of oxidative stress in Alzheimer's disease brain and antioxidant therapy: lights and shadows. Ann N Y Acad Sci. 1147: 70-8, 2008. Farombi EO, Surh YJ. Heme oxygenase-1 as a potential therapeutic target for hepatoprotection. J Biochem Mol Biol. 39(5):479-91, 2006.Farombi EO, Surh YJ. Heme oxygenase-1 as a potential therapeutic target for hepatoprotection. J Biochem Mol Biol. 39 (5): 479-91, 2006.

本発明は、GAPDHの酵素活性阻害剤等を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide an enzyme activity inhibitor of GAPDH and the like.

解糖系の代謝酵素の一つであるGAPDHは、NOや活性酸素などの酸化ストレスによって修飾を受けて活性が制御され神経細胞などの細胞死を誘発することが注目されている。 本発明者は、上記課題を解決するため鋭意研究を行った結果、GAPDHがヘムと結合する事を見出し、また、ヘムおよび一酸化炭素(CO)ガスがGAPDHの酸化修飾を特異的に抑制して神経細胞保護効果を示す事を新たに見出した。さらに、本発明者はCOガスがヘムを介してGAPDH上に結合し、この細胞保護作用を増強することを見出した。   GAPDH, one of the glycolytic metabolic enzymes, has received attention because it is modified by oxidative stress such as NO and active oxygen to control its activity and induce cell death such as nerve cells. As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have found that GAPDH binds to heme, and that heme and carbon monoxide (CO) gas specifically suppress the oxidative modification of GAPDH. It has been newly found that it exhibits a protective effect on nerve cells. Furthermore, the present inventors have found that CO gas binds on GAPDH via heme and enhances this cytoprotective action.

本発明は、従来毒性があると考えられていたヘムがCOと協調して細胞保護作用を示すという、新たな分子機構の解明を基盤としている。
本発明はこのような知見に基づいて完成されたものである。
すなわち、本発明は、以下の通りである。
(1)ヘム及び/又は一酸化炭素を含む、GAPDHの酵素活性阻害剤。
(2)ヘム及び/又は一酸化炭素を含む、GAPDHの酸化修飾阻害剤。
(3)ヘム及び/又は一酸化炭素を含む、GAPDHの核内移行阻害剤。
(4)ヘム及び/又は一酸化炭素を含む、タンパク質のs-nitrosyl化修飾阻害剤。
(5)前記タンパク質はGAPDHである、(4)に記載のs-nitrosyl化修飾阻害剤。
(6)ヘムを含むことを特徴とする、細胞保護用又は細胞障害治療用医薬組成物。
(7)GAPDHとその基質とを、ヘム及び/又は一酸化炭素の存在下でインキュベートして、GAPDHによる基質の触媒作用を阻害することを特徴とする、GAPDHの酵素活性阻害方法。
(8)GAPDHを、ヘム及び/又は一酸化炭素の存在下でインキュベートして、GAPDHの酵素活性を阻害することを特徴とする、GAPDHの酵素活性阻害方法。
(9)GAPDHを、ヘム及び/又は一酸化炭素の存在下でインキュベートして、GAPDHの酸化修飾を阻害することを特徴とする、GAPDHの酸化修飾阻害方法。
(10)細胞をヘム及び/又は一酸化炭素で処理して、該細胞中のGAPDHの酵素活性を阻害することを特徴とする、GAPDHの酵素活性阻害方法。
(11)細胞をヘム及び/又は一酸化炭素で処理して、該細胞中のGAPDHの酸化修飾を阻害することを特徴とする、GAPDHの酸化修飾阻害方法。
(12)細胞をヘム及び/又は一酸化炭素で処理して、該細胞中のGAPDHが細胞質から核内に移行することを阻害することを特徴とする、GAPDHの核内移行阻害方法。
(13)GAPDHの酵素活性阻害、酸化修飾阻害又は核内移行阻害は、GAPDHのNAD認識部位にヘムが結合することにより生じるものである、(8)〜(12)のいずれか1項に記載の方法。
(14)一酸化炭素は、ヘムによるGAPDHの酵素活性阻害、酸化修飾阻害又は核内移行阻害を増強するものである、(8)〜(12)のいずれか1項に記載の方法。
The present invention is based on the elucidation of a new molecular mechanism in which heme, which has been considered to be toxic in the past, exhibits a cytoprotective action in cooperation with CO.
The present invention has been completed based on such findings.
That is, the present invention is as follows.
(1) An enzyme activity inhibitor of GAPDH containing heme and / or carbon monoxide.
(2) An oxidation modification inhibitor of GAPDH containing heme and / or carbon monoxide.
(3) A nuclear translocation inhibitor of GAPDH containing heme and / or carbon monoxide.
(4) A protein s-nitrosylation modification inhibitor containing heme and / or carbon monoxide.
(5) The s-nitrosylation modification inhibitor according to (4), wherein the protein is GAPDH.
(6) A pharmaceutical composition for cell protection or cell injury treatment, comprising heme.
(7) A method for inhibiting GAPDH enzyme activity, comprising incubating GAPDH and its substrate in the presence of heme and / or carbon monoxide to inhibit the catalytic action of the substrate by GAPDH.
(8) A method for inhibiting GAPDH enzyme activity, which comprises incubating GAPDH in the presence of heme and / or carbon monoxide to inhibit GAPDH enzyme activity.
(9) A method for inhibiting GAPDH oxidative modification, which comprises incubating GAPDH in the presence of heme and / or carbon monoxide to inhibit oxidative modification of GAPDH.
(10) A method for inhibiting GAPDH enzyme activity, comprising treating cells with heme and / or carbon monoxide to inhibit GAPDH enzyme activity in the cells.
(11) A method for inhibiting GAPDH oxidative modification, comprising treating a cell with heme and / or carbon monoxide to inhibit oxidative modification of GAPDH in the cell.
(12) A method for inhibiting GAPDH translocation into the nucleus, comprising treating cells with heme and / or carbon monoxide to inhibit GAPDH in the cells from translocating from the cytoplasm into the nucleus.
(13) The enzyme activity inhibition, oxidation modification inhibition or nuclear translocation inhibition of GAPDH is caused by binding of heme to the NAD recognition site of GAPDH, according to any one of (8) to (12) the method of.
(14) The method according to any one of (8) to (12), wherein carbon monoxide enhances GAPDH enzyme activity inhibition, oxidative modification inhibition, or nuclear translocation inhibition by heme.

本発明により、ヘム及び/又は一酸化炭素を含む、GAPDHの酵素活性阻害剤、酸化修飾阻害剤及び核内移行阻害剤が提供される。ヘムと一酸化炭素を用いることにより、GAPDHの酸化修飾阻害を起こすことができ、これにより、神経細胞保護効果及び細胞障害治療効果を得ることができる。   According to the present invention, an enzyme activity inhibitor, an oxidation modification inhibitor, and a nuclear translocation inhibitor of GAPDH containing heme and / or carbon monoxide are provided. By using heme and carbon monoxide, inhibition of oxidative modification of GAPDH can be caused, and thereby, a neuron protective effect and a cytotoxic effect can be obtained.

本発明において、ヘム及び一酸化炭素は、それぞれ単独で又は両者が共同して、酸化ストレスにより直接制御されるGAPDHの機能を選択的に調節することによって細胞保護効果を示すことから、神経細胞死に関わる因子の作用を特異的にブロックすることができる。   In the present invention, heme and carbon monoxide each alone or in combination with each other exhibit a cytoprotective effect by selectively regulating the function of GAPDH directly controlled by oxidative stress. The action of the factor concerned can be specifically blocked.

従って、ヘム及び/又は一酸化炭素は、細胞保護を目的として、あるいはアルツハイマーやパーキンソン病などの難治性神経変性疾患を含む細胞障害に対する医薬組成物として、使用することができる。   Therefore, heme and / or carbon monoxide can be used for the purpose of cell protection or as a pharmaceutical composition for cell disorders including refractory neurodegenerative diseases such as Alzheimer and Parkinson's disease.

ヘム/COによるGAPDHを介した細胞防御機構のモデルを示す図である。It is a figure which shows the model of the cell defense mechanism through GAPDH by heme / CO. アフィニティナノビーズとヘムb示す図である。It is a figure which shows an affinity nano bead and hem b. GAPDHの精製及び同定結果を示す図である。It is a figure which shows the refinement | purification and identification result of GAPDH. ヘムとGAPDHとの間におけるCOガス応答を示す図である。It is a figure which shows the CO gas response between heme and GAPDH. GAPDH活性に対するヘム及びCOの効果を示す図である。It is a figure which shows the effect of heme and CO with respect to GAPDH activity. ヘムとGAPDHとの間のスペクトルを示す図である。It is a figure which shows the spectrum between heme and GAPDH. GAPDHのアミノ酸配列及び変異導入部位を示す図である。It is a figure which shows the amino acid sequence of GAPDH, and a mutation introduction site. GAPDHの点変異体のヘムとの結合活性を示す図である。It is a figure which shows the binding activity with the heme of the point mutant of GAPDH. ヘム/COによるGAPDHの酸化修飾に対する阻害作用を示す図である。It is a figure which shows the inhibitory effect with respect to the oxidative modification of GAPDH by heme / CO. ヘム/COによる細胞保護作用を示す図である。It is a figure which shows the cytoprotective effect by heme / CO. ヘム/COによるGAPDHの核移行の阻害を示す図である。It is a figure which shows inhibition of the nuclear translocation of GAPDH by heme / CO.

以下、本発明を詳細に説明する。
1.概要
本発明者は、これまでに、ナノスケールの担体を用いた独自のアフィニティ精製技術の開発を行い、低分子化合物に選択的に結合するタンパク質の精製システムを確立してきた。そして、新規ヘム結合タンパク質を探索するために、マウスの肝蔵の抽出液を用い、ガス応答性の補欠分子族であるヘムをリガンドとして、これに特異的に結合するガス応答性因子について網羅的に単離・同定を行った。
その結果、代謝システムの解糖系に働くことが知られている酵素であるGlyceraldehyde 3-phophate dehydrogenase (GAPDH)がヘムと選択的に結合することを新たに見出し、ヘムの新規標的分子としてGAPDHを約35.7kDaのヘムタンパク質として同定した。
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
1. Outline The present inventor has so far developed a unique affinity purification technique using a nanoscale carrier and established a protein purification system that selectively binds to a low molecular weight compound. In order to search for novel heme-binding proteins, we used exhaustive extracts from mouse livers and comprehensively investigated gas-responsive factors that specifically bind to heme, a gas-responsive prosthetic group, as a ligand. Was isolated and identified.
As a result, Glyceraldehyde 3-phophate dehydrogenase (GAPDH), an enzyme known to act on the glycolytic system of metabolic systems, was newly found to selectively bind to heme, and GAPDH was selected as a new target molecule for heme. It was identified as a heme protein of approximately 35.7 kDa.

GPADHは、解糖系において補酵素NAD(Nicotinamide adenine dinucleotide)に依存してGlyceraldehyde 3-phosphateからGlycerate 1,3bisphosphateへと変換する酵素である。
GAPDHは、細菌、原虫からヒトまでよく保存された糖代謝酵素であるとともに、一酸化窒素(NO)や活性酸素などの酸化ストレスによって修飾を受けて活性が制御され、神経細胞などの細胞死を誘発することから、神経細胞死の決定因子として注目されている(Hara MR et al., Nat Cell Biol. 7(7):665-74, 2005.)。
一方、GAPDHは、NOや H2Sなどのガスメディエータで機能修飾されることが近年明らかにされている(Mustafa AK et al., Sci Signal. 2(96):ra72, 2009.)。
GPADH is an enzyme that converts Glyceraldehyde 3-phosphate to Glycerate 1,3bisphosphate depending on the coenzyme NAD (Nicotinamide adenine dinucleotide) in the glycolytic system.
GAPDH is a sugar-metabolizing enzyme that is well preserved from bacteria, protozoa, and humans, and is modified by oxidative stress such as nitric oxide (NO) and active oxygen to control its activity, thereby killing cells such as neurons. Since it induces, it attracts attention as a determinant of neuronal cell death (Hara MR et al., Nat Cell Biol. 7 (7): 665-74, 2005.).
On the other hand, GAPDH has recently been clarified to be functionally modified with gas mediators such as NO and H 2 S (Mustafa AK et al., Sci Signal. 2 (96): ra72, 2009.).

本発明者はこのGAPDHに着目してGAPDHの機能を解析した結果、ヘムはGAPDHと結合することが明らかとなった。そして、生化学的なkinetics解析から、COガスはGAPDHに対するヘムの結合活性を増強する事が分かった。また、本発明において、ヘムはGAPDHと結合することにより、GAPDHの酵素活性を阻害し、さらにCOガスがヘムとGAPDHとの結合を促進することにより、GAPDHの酵素活性阻害を増強することが分かった。   As a result of analyzing the function of GAPDH by focusing on this GAPDH, the present inventor has revealed that heme binds to GAPDH. Biochemical kinetics analysis showed that CO gas enhances the binding activity of heme to GAPDH. Further, in the present invention, it is found that heme inhibits GAPDH enzyme activity by binding to GAPDH, and CO gas enhances inhibition of GAPDH enzyme activity by promoting the binding between heme and GAPDH. It was.

また、本発明においては、COガスはヘムを介して、NOガスによるGAPDHの酸化修飾を顕著に阻害することにより、酸化ストレスによる細胞死を抑制するという、COガスによる細胞防御作用の分子機構の一端を明らかにした。さらに、COガスは単独でもGAPDHの酸化修飾を阻害することが明らかとなった。これは、COガスが細胞中の内因性ヘムとGAPDHとの結合を促進するという機構が考えられる。   Further, in the present invention, CO gas suppresses cell death due to oxidative stress by significantly inhibiting the oxidative modification of GAPDH by NO gas via heme, which is a molecular mechanism of the cell defense action by CO gas. Revealed one end. Furthermore, CO gas alone was found to inhibit oxidative modification of GAPDH. This may be due to the mechanism that CO gas promotes the binding of endogenous heme and GAPDH in the cell.

本発明の一態様においては、タンパク質を酸化修飾するための一例としてS-nitrosyl化を行ない、COやヘム等によりタンパク質の酸化修飾阻害を行なうものである。但し、タンパク質の酸化修飾は上記方法に限定されるものではない。   In one embodiment of the present invention, S-nitrosylation is performed as an example for oxidative modification of a protein, and the oxidative modification of the protein is inhibited by CO, heme, or the like. However, protein oxidation modification is not limited to the above method.

ここで、タンパク質のS-nitrosyl化はタンパク質のシステイン残基(SH基)を標的とした特別な酸化修飾の形態であり、COやヘムは、当該SH基を認識して酸化修飾を阻害する。COやヘムがこのような酸化修飾を阻害することは予想外であり、意外にも本発明において初めて見出されたものである。従って、本発明は、CO及び/又はヘムを用いたS-nitrosyl化の阻害剤及び阻害方法も提供する。   Here, S-nitrosylation of a protein is a special form of oxidative modification targeting a cysteine residue (SH group) of the protein, and CO and heme recognize the SH group and inhibit the oxidative modification. It is unexpected that CO or heme inhibits such oxidative modification, and is unexpectedly found for the first time in the present invention. Therefore, the present invention also provides an inhibitor and a method for inhibiting S-nitrosylation using CO and / or heme.

近年、GAPDHはNOガスなどの酸化ストレスに応答して、神経細胞などに対してアポトーシス性の細胞死を誘導することが注目されているため、ヘム/COが神経細胞に作用して細胞保護効果を示す点は興味深い。従って、本発明は、ヘム及び/又はCOを用いたGAPDHの酵素活性阻害剤及びGAPDHの酵素活性阻害方法を提供する。   In recent years, GAPDH has been attracting attention as it induces apoptotic cell death in nerve cells in response to oxidative stress such as NO gas. The point which shows is interesting. Therefore, the present invention provides a GAPDH enzyme activity inhibitor and a method for inhibiting GAPDH enzyme activity using heme and / or CO.

さらに、GAPDHは、解糖系における酵素活性だけでなく、NOガスなどの酸化ストレスに応答して細胞死に関与することが報告されている。この分子機構としては、NOガスがGAPDHのCys152残基を特異的に酸化修飾(S-nitrosyl化)することにより、核移行性タンパク質SIAH1とGAPDHが複合体を形成して、細胞質に存在するGAPDHが核へ移行し、転写因子p53を活性してapoptosis性の細胞死を誘導すると考えられている。このことは、ヘムやCOを用いてGAPDHの酸化修飾を抑制することにより、GAPDHが核へ移行することを抑制し、その結果細胞を保護することができることを意味する。
従って、本発明は、ヘム及び/又はCOを含む、GAPDHの酸化修飾阻害剤及びGAPDHの核内移行阻害剤、並びにヘム及び/又はCOを用いてGAPDHの酸化修飾を阻害する方法及びGAPDHの核内移行を阻害する方法を提供する。
Furthermore, GAPDH has been reported to be involved in cell death in response to oxidative stress such as NO gas as well as enzymatic activity in glycolysis. As for this molecular mechanism, NO gas specifically oxidizes and modifies Cys152 residue of GAPDH (S-nitrosylation), so that the nuclear translocation protein SIAH1 and GAPDH form a complex, and GAPDH exists in the cytoplasm. Is believed to translocate into the nucleus and activate transcription factor p53 to induce apoptotic cell death. This means that by suppressing the oxidative modification of GAPDH using heme or CO, the transfer of GAPDH to the nucleus can be suppressed, and as a result, cells can be protected.
Accordingly, the present invention relates to an oxidation modification inhibitor of GAPDH and a GAPDH nuclear translocation inhibitor containing heme and / or CO, a method of inhibiting oxidative modification of GAPDH using heme and / or CO, and a nucleus of GAPDH. A method of inhibiting internalization is provided.

さらに、従来、ヘムは単独で細胞に接触すると、細胞毒性を有することが知られていたが、本発明によりそのような技術常識は覆され、ヘムが単独で細胞保護効果を有することが示された。従って、本発明は、ヘムを含む細胞保護用医薬組成物を提供する。   Furthermore, conventionally, heme has been known to have cytotoxicity when it comes into contact with cells alone, but the present invention overturns such common general knowledge and shows that heme alone has a cytoprotective effect. It was. Therefore, the present invention provides a pharmaceutical composition for cell protection containing heme.

2.本発明の阻害剤及び医薬組成物
本発明は、GAPDHの酵素活性阻害剤、酸化修飾阻害剤及び核内移行阻害剤(以下、「本発明の阻害剤」という)に関するものであり、また、上記酵素活性、酸化修飾及び核内移行を阻害する方法(本発明の方法」という)に関する。さらに、本発明は、細胞保護用又は細胞障害治療用医薬組成物に関する。
2. The inhibitor and pharmaceutical composition of the present invention The present invention relates to an enzyme activity inhibitor of GAPDH, an oxidation modification inhibitor, and a nuclear translocation inhibitor (hereinafter referred to as “inhibitor of the present invention”). The present invention relates to a method for inhibiting enzyme activity, oxidative modification and nuclear translocation (referred to as the method of the present invention). Furthermore, the present invention relates to a pharmaceutical composition for cell protection or cell damage treatment.

ヘムとは、2価の鉄原子とポルフィリンから成る錯体であり、一般には、2価の鉄とIX型プロトポルフィリンからなるプロトヘムであるフェロヘムのことを意味する。本発明において使用されるヘムとしては、フェロヘムのほか、フェリヘム、ヘモクロム、ヘミン、ヘマチンなど、その他のポルフィリンの鉄錯体が挙げられる。また、生体内におけるヘム前駆体でヘム生合成の律速となる基質5アミノレブリン酸の投与によって、体内のヘム量を増加させる事が可能である。これらのヘムは、Sigma Aldrich社やPorphyrin Science社などから入手することができる。   Heme is a complex composed of a divalent iron atom and porphyrin, and generally means ferroheme, which is a protoheme composed of divalent iron and type IX protoporphyrin. Examples of the heme used in the present invention include ferroheme and other porphyrin iron complexes such as ferriheme, hemochrome, hemin, and hematin. It is also possible to increase the amount of heme in the body by administration of the substrate 5 aminolevulinic acid which is the rate-limiting of heme biosynthesis with the heme precursor in vivo. These hems can be obtained from Sigma Aldrich and Porphyrin Science.

COガスは生体内において、ストレス誘導性のheme oxygenase 1(HO-1)または常在性のHO-2によって産生される。これらの酵素の発現や活性を制御することによって、生体内にCOガスを誘導する事も可能である。
また、本発明において、CO及びヘムは、単独で又は組み合わせて使用することができる。
CO gas is produced in vivo by stress-induced heme oxygenase 1 (HO-1) or resident HO-2. It is also possible to induce CO gas in the living body by controlling the expression and activity of these enzymes.
In the present invention, CO and heme can be used alone or in combination.

また、CO及びヘムはそのまま使用してもよいし、あるいは、COを内包するリポソーム、COを含有するヘム及びヘム蛋白質、COを含有する赤血球、又は水溶液中でCOを放出できるCO含有錯体等の修飾型一酸化炭素、さらには体内で代謝されてCOを放出する化合物(アリルハイドロカーボンなど)を使用してもよい。本発明においては、気体のCOを使用することが好ましい。また、操作の安全性の点から、修飾型一酸化炭素を使用することが好ましい。   In addition, CO and heme may be used as they are, or a liposome containing CO, a heme and heme protein containing CO, a red blood cell containing CO, a CO-containing complex capable of releasing CO in an aqueous solution, etc. Modified carbon monoxide or a compound that is metabolized in the body to release CO (eg, allyl hydrocarbon) may be used. In the present invention, it is preferable to use gaseous CO. From the viewpoint of operational safety, it is preferable to use modified carbon monoxide.

ここで、COはヘモグロビンに結合して末梢組織に運ばれるものであるため、COを生体に投与する方法に関しては、
(a) 低濃度(0.1ppm〜300ppm、好ましくは100ppm程度)の吸入とすること、
(b) 赤血球、修飾ヘモグロビン及びリポソームに内包したヘモグロビン等に結合させて血管内投与すること、
(c) プロトヘムIX及びプロトポルフィリンIXまたは5アミノレブリン酸等を体内に投与すること(経口投与、又は腹腔内若しくは筋肉内注射)
が好適である。
Here, since CO binds to hemoglobin and is transported to peripheral tissues, regarding the method of administering CO to a living body,
(a) Inhalation at a low concentration (0.1 ppm to 300 ppm, preferably about 100 ppm),
(b) binding to red blood cells, modified hemoglobin, hemoglobin encapsulated in liposomes, etc.
(c) Administration of protoheme IX and protoporphyrin IX or 5-aminolevulinic acid into the body (oral administration or intraperitoneal or intramuscular injection)
Is preferred.

本明細書で使用する「一酸化炭素」又は「CO」という用語は、気体状態にあるCO分子、液体状態に圧縮されたCO分子、あるいは水溶液に溶解したCO分子を表す。
COは、気体状のCO組成物とすることができる。本発明において使用されるCOガスは、任意の市販の供給源(例えば圧縮COガスを貯蔵した容器)から入手することができる。
COは、液状CO組成物とすることもできる。液状CO組成物は、気体を液体に溶解するなど、当分野において任意の方法、例えばCOガスを液体が所望のCO濃度に達するまでバブリングさせることによって得ることができる。
As used herein, the term “carbon monoxide” or “CO” refers to CO molecules in a gaseous state, CO molecules compressed to a liquid state, or dissolved in an aqueous solution.
CO can be a gaseous CO composition. The CO gas used in the present invention can be obtained from any commercially available source (for example, a container storing compressed CO gas).
CO can also be a liquid CO composition. The liquid CO composition can be obtained by any method in the art, such as dissolving a gas in a liquid, for example by bubbling CO gas until the liquid reaches a desired CO concentration.

本発明において、CO及び/又はヘムを本発明の阻害剤として使用する場合は、例えば、実験などの試薬としての使用のほか、細胞保護作用の研究のほか、アルツハイマー病やパーキンソン病などの臨床で使用できる。ここで、細胞保護の対象としては、神経細胞、肝細胞などが挙げられるが、これらの細胞に限定されるものではない。
本明細書において、「医薬組成物」という用語は、細胞死を有する患者、例えばアルツハイマー病患者、パーキンソン病患者など神経細胞死を有する患者に投与が可能なヘムを含む気体又は液体状の組成物を意味する。
本発明において、ヘムを医薬組成物として使用する場合は、その投与量は、年齢、性別、症状、投与経路、投与回数、剤形によって異なる。
In the present invention, when CO and / or heme is used as the inhibitor of the present invention, for example, in addition to use as a reagent for experiments, etc., in addition to research on cytoprotective effects, clinical studies such as Alzheimer's disease and Parkinson's disease. Can be used. Here, examples of the cell protection target include nerve cells, hepatocytes and the like, but are not limited to these cells.
As used herein, the term “pharmaceutical composition” refers to a gas or liquid composition containing heme that can be administered to patients with cell death, such as Alzheimer's disease patients, Parkinson's disease patients, etc. Means.
In the present invention, when heme is used as a pharmaceutical composition, its dosage varies depending on age, sex, symptom, route of administration, frequency of administration, and dosage form.

ヘムは、フェロヘムのほか、フェリヘム、ヘモクロム、ヘミン、ヘマチンなど、その他のポルフィリンの鉄錯体が挙げられ、生体内に含まれる内因性ヘムの量を参考に投与することができる。例えば、成人1日当たりの投与量は、50μM/kg以下、好ましくは40μM/kg以下の量である。
また、本発明において、細胞保護用又は細胞障害治療用医薬組成物の有効成分はヘム単独であるが、COを併用することも可能である。
Heme includes ferrohem, iron complexes of other porphyrins such as ferriheme, hemochrome, hemin, and hematin, and can be administered with reference to the amount of endogenous heme contained in the living body. For example, the daily dose for an adult is 50 μM / kg or less, preferably 40 μM / kg or less.
In the present invention, the active ingredient of the pharmaceutical composition for cell protection or cell damage treatment is heme alone, but CO can also be used in combination.

気体のCOを使用する場合は、成人(60kg)1日当たり0.1〜300ppm、好ましくは10〜200ppm、より好ましくは100ppmの濃度で1分〜24時間、好ましくは5分〜12時間、より好ましくは10分〜6時間、間欠的又は連続的に吸入投与する。吸入は、一酸化炭素元(例えば、一酸化炭素ボンベ又は濃縮装置)に接続したマスク、呼吸チューブ、鼻カテーテル、鼻カニューレを用いて行うことができる。またCOの飽和溶液を血管から投与することも可能である。液体は、一般には患者への投与に適するように水溶液とする。水溶液としては、例えば生理食塩水、リン酸緩衝液(PBS)、コリンズ液、クエン酸溶液、リンゲル液、ウィスコンシン大学(UW)溶液等が挙げられる。
COは、例えば1日、2日、7日、10日、14日、20日、または20日以上のように、適宜投与期間を設定することができる。
また、プロトヘムIX又はプロトポルフィリンIXを使用する場合も、そのまま使用しても良いし、製剤化したものを使用しても良い。また、ヘム前駆体である5アミノレブリン酸投与も可能である。
When using gaseous CO, adults (60 kg) at a concentration of 0.1 to 300 ppm per day, preferably 10 to 200 ppm, more preferably 100 ppm for 1 minute to 24 hours, preferably 5 minutes to 12 hours, more preferably 10 Administer by inhalation intermittently or continuously for min to 6 hours. Inhalation can be performed using a mask, respiratory tube, nasal catheter, nasal cannula connected to a carbon monoxide source (eg, a carbon monoxide cylinder or concentrator). It is also possible to administer a saturated solution of CO from the blood vessel. The liquid is generally an aqueous solution suitable for administration to a patient. Examples of the aqueous solution include physiological saline, phosphate buffer (PBS), Collins solution, citric acid solution, Ringer's solution, University of Wisconsin (UW) solution, and the like.
The administration period of CO can be appropriately set such as 1 day, 2 days, 7 days, 10 days, 14 days, 20 days, or 20 days or more.
Moreover, when using protoheme IX or protoporphyrin IX, you may use as it is and may use what was formulated. Moreover, administration of 5-aminolevulinic acid, which is a heme precursor, is also possible.

本発明において、ヘムを医薬組成物として使用する場合、これらを薬学的に許容される担体に包含することができる。薬学的に許容される担体としては、例えば通常医薬に使用される、賦形剤、結合剤、崩壊剤、滑沢剤、潤滑剤、乳化剤、着色剤、矯味矯臭剤、界面活性剤、溶解補助剤、懸濁化剤、等張剤、安定化剤、緩衝剤、抗酸化剤などを挙げることができる。   In the present invention, when heme is used as a pharmaceutical composition, these can be included in a pharmaceutically acceptable carrier. Examples of pharmaceutically acceptable carriers include excipients, binders, disintegrants, lubricants, lubricants, emulsifiers, colorants, flavoring agents, surfactants, solubilizers, which are commonly used in medicine. Agents, suspending agents, isotonic agents, stabilizers, buffers, antioxidants and the like.

製剤としては、吸入剤、錠剤、散剤、顆粒剤、カプセル剤、シロップ剤などの経口剤、坐剤、軟膏剤、点眼剤、パップ剤などの外用剤、又は注射剤を挙げることができる。
上記注射剤は、点滴、筋注、皮下注、静注などの方法で使用することができる。注射剤は、上記の薬理学的に許容される担体を適宜組み合わせて、リポソーム製剤として製剤化してもよい。
Examples of the preparation include oral preparations such as inhalants, tablets, powders, granules, capsules and syrups, external preparations such as suppositories, ointments, eye drops, and poultices, and injections.
The above injection can be used by methods such as infusion, intramuscular injection, subcutaneous injection, and intravenous injection. The injection may be formulated as a liposome preparation by appropriately combining the above pharmacologically acceptable carriers.

本発明において、ヘムは細胞保護作用を有することから、その適用対象疾患は、アルツハイマー病やパーキンソン病などの神経変性疾患を含む細胞障害性疾患、あるいは肝炎などが挙げられる。   In the present invention, since heme has a cytoprotective action, applicable diseases include cytotoxic diseases including neurodegenerative diseases such as Alzheimer's disease and Parkinson's disease, or hepatitis.

また、本発明の阻害剤は、in vitro実験や非ヒトを対象とした動物実験などを行なうためにGAPDHの酵素活性阻害用試薬、GAPDHの酸化修飾阻害用試薬、あるいはGAPDHの核内移行阻害用試薬として使用することができるが、その場合は、CO、ヘムのほかに、緩衝液、細胞培養液、GAPDHに対する抗体、蛍光色素などから選ばれる少なくとも1つを含むキットの形態とすることができる。キットには、GAPDHの酵素活性、酸化修飾、核内移行を試験する方法などが記載された使用説明書を同封することもできる。   In addition, the inhibitor of the present invention is a reagent for inhibiting GAPDH enzyme activity, a reagent for inhibiting GAPDH oxidation modification, or for inhibiting GAPDH nuclear translocation in order to conduct in vitro experiments or animal experiments for non-human subjects. Although it can be used as a reagent, in that case, in addition to CO and heme, it can be in the form of a kit containing at least one selected from a buffer solution, a cell culture solution, an antibody against GAPDH, a fluorescent dye, and the like. . The kit can also include instructions for use that describe GAPDH enzyme activity, oxidative modification, methods for testing nuclear translocation, and the like.

3.本発明の方法
本発明は、GAPDHとその基質とを、ヘム及び/又はCOの存在下でインキュベートして、GAPDHによる基質の触媒作用を阻害することを特徴とする、GAPDHの酵素活性阻害方法を提供する。
また、本発明は、GAPDHを、ヘム及び/又は一酸化炭素の存在下でインキュベートすることにより、あるいは、細胞をヘム及び/又はCOで処理してGAPDHの酵素活性を阻害する方法、GAPDHの酸化修飾を阻害する方法、及びGAPDHの核内移行を阻害する方法を提供する。
3. Method of the present invention The present invention provides a method for inhibiting GAPDH enzyme activity, which comprises incubating GAPDH and its substrate in the presence of heme and / or CO to inhibit the catalytic action of the substrate by GAPDH. provide.
The present invention also relates to a method for inhibiting GAPDH enzymatic activity by incubating GAPDH in the presence of heme and / or carbon monoxide, or treating cells with heme and / or CO, and oxidation of GAPDH. Methods of inhibiting modification and methods of inhibiting GAPDH nuclear translocation are provided.

ここで、本発明のヘム又はCOのGAPDHに対する作用を理解するため、ヘム又はCOの作用機序について説明する(図1)。
図1は、細胞内におけるGAPDHの酸化修飾とそのときの細胞の挙動を示す図である。図1に示すように、GAPDHはNOによる酸化ストレスを受けてGAPDHのアミノ酸配列のうち第152番目のシステイン(Cys152)が酸化修飾される。GAPDHが酸化修飾されると、細胞質に存在するSIAH1と呼ばれる核移行タンパク質がGAPDHに結合し、GAPDHは核内に移行する。GAPDHが核内に移行すると、GAPDHは転写因子であるp53を活性化する。p53は、細胞の恒常性の維持やアポトーシス誘導といった機能を持つことから、p53の活性化によりアポトーシス性の細胞死が誘導される。
Here, in order to understand the action of heme or CO of the present invention on GAPDH, the mechanism of action of heme or CO will be described (FIG. 1).
FIG. 1 is a diagram showing the oxidative modification of GAPDH in cells and the behavior of cells at that time. As shown in FIG. 1, GAPDH is subjected to oxidative stress due to NO, and the 152st cysteine (Cys152) in the amino acid sequence of GAPDH is oxidatively modified. When GAPDH is oxidized and modified, a nuclear translocation protein called SIAH1 present in the cytoplasm binds to GAPDH, and GAPDH translocates into the nucleus. When GAPDH moves into the nucleus, GAPDH activates p53, a transcription factor. Since p53 has functions such as maintaining cell homeostasis and inducing apoptosis, activation of p53 induces apoptotic cell death.

他方、酸化修飾されたGAPDHは、互いに異常なS-S結合を形成してGAPDHの異常複合体が形成される。この複合体はβアミロイド、α-シヌクレインなどの凝集体形成を促進し、神経細胞死を誘導する。
上記の通り、GAPDHの分子機構において、アポトーシスや神経疾患にはGAPDHの酸化修飾が原因の1つとなっている。従って、本発明においては、細胞質内のGAPDHの酸化修飾を阻害するとともに、酸化修飾の阻害によりGAPDHの核内移行を阻害し、ひいてはアポトーシスなどから細胞を保護することができる。
On the other hand, oxidatively modified GAPDH forms an abnormal SS bond with each other to form an abnormal complex of GAPDH. This complex promotes the formation of aggregates such as β-amyloid and α-synuclein, and induces neuronal cell death.
As described above, in the molecular mechanism of GAPDH, oxidative modification of GAPDH is one of the causes for apoptosis and neurological diseases. Therefore, in the present invention, oxidative modification of GAPDH in the cytoplasm can be inhibited, and inhibition of oxidative modification can inhibit GAPDH translocation into the nucleus, thereby protecting cells from apoptosis and the like.

また、本発明の方法においてGAPDHの酵素活性を阻害するには、GAPDHとその基質とを、ヘム、CO又はその両者の存在下でインキュベートしてGAPDHによる基質の触媒作用を阻害するか、あるいは被検細胞をヘム、CO又はその両者で処理すればよい。ヘムとCOの両者を用いるときは、一方を先に処理して他方を後に処理することもでき、あるいは両者を同時に処理することもできる。これにより、GAPDHとその基質であるグリセルアルデヒド3-リン酸及び補酵素NADとの反応が妨げられる。   In order to inhibit the enzyme activity of GAPDH in the method of the present invention, GAPDH and its substrate are incubated in the presence of heme, CO, or both to inhibit the catalytic action of the substrate by GAPDH, or Samples may be treated with heme, CO, or both. When both heme and CO are used, one can be processed first and the other can be processed later, or both can be processed simultaneously. This prevents the reaction of GAPDH with its substrates glyceraldehyde 3-phosphate and coenzyme NAD.

また、本発明の方法において、GAPDHの酸化修飾を阻害するには、GAPDHを、ヘム、CO又はその両者の存在下でインキュベートするか、あるいは被検細胞をヘム、CO又はその両者で処理すればよい。さらに、本発明の方法において、GAPDHの核内移行を阻害するには、被検細胞をヘム、CO又はその両者で処理することにより行なうことができる。   In the method of the present invention, in order to inhibit oxidative modification of GAPDH, GAPDH is incubated in the presence of heme, CO, or both, or a test cell is treated with heme, CO, or both. Good. Furthermore, in the method of the present invention, inhibition of GAPDH translocation into the nucleus can be carried out by treating a test cell with heme, CO, or both.

「インキュベート」は、GAPDHがヘム、CO又はその両者に曝されるように、試験管内などの反応系において、GAPDHと基質などをヘム及び/又はCOの存在下又は非存在下で反応させることを意味する。
「処理」とは、GAPDHがヘム、CO又はその両者に曝されるように、GAPDHにCO及び/又はヘムを接触させることを意味する。接触とは、例えば細胞をヘム及び/又はCOの存在下で培養すること、単離されたGAPDHを含む溶液中にヘム及び/又はCOを添加すること、GAPDHとヘム及び/又はCOとを同一の反応系に混合することなどを意味する。
“Incubation” refers to reacting GAPDH with a substrate in the presence or absence of heme and / or CO in a reaction system such as in a test tube so that GAPDH is exposed to heme, CO, or both. means.
“Treatment” means contacting GAPDH with CO and / or heme such that GAPDH is exposed to heme, CO, or both. Contact means, for example, culturing cells in the presence of heme and / or CO, adding heme and / or CO to a solution containing isolated GAPDH, and making GAPDH and heme and / or CO identical. It means to be mixed in the reaction system.

上記方法において、GAPDHの上記各阻害効果は、GAPDHのNAD認識部位にヘムが結合することにより生じるものである。また、COは、ヘムによるGAPDHの阻害活性を相乗的に増強することができる。   In the above method, each of the above inhibitory effects of GAPDH is caused by binding of heme to the NAD recognition site of GAPDH. Moreover, CO can synergistically enhance the inhibitory activity of GAPDH by heme.

ヘム及び/又はCOがGAPDHの酵素活性を阻害したかどうかは、一般に行なわれている生化学的手法、例えばGAPDHと基質とを補酵素の存在下で反応させ、反応により生じる生成物(NADH)を、所定吸光度(340nm)により測定することにより確認することができる。
ヘム及び/又はCOがGAPDHの酸化修飾を阻害したかどうか、あるいはGAPDHの核内移行を阻害したかどうかは、一般に行なわれている生化学的手法、例えばSDS-ポリアクリルアミドゲル電気泳動(SDS-PAGE)、ウエスタンブロッティング、免疫沈降法などによって確認することができる
Whether heme and / or CO has inhibited the enzyme activity of GAPDH is determined by a commonly used biochemical method such as reacting GAPDH with a substrate in the presence of a coenzyme, and the product (NADH) produced by the reaction. Can be confirmed by measuring at a predetermined absorbance (340 nm).
Whether heme and / or CO inhibited the oxidative modification of GAPDH or whether GAPDH was translocated into the nucleus was determined by commonly used biochemical techniques such as SDS-polyacrylamide gel electrophoresis (SDS- PAGE), Western blotting, immunoprecipitation, etc.

4.まとめ
前述のように、生体内ではCOなどの内因性のガス分子が大量に産生されるが、腸管内におけるCOガスを介した代謝、ストレス応答、疾患などの分子機構については依然として不明な点が多い。本発明では、独自のスクリーニング技術を駆使して、COガス応答性の新規ヘムタンパク質GAPDHの同定に成功した。
4). Summary As mentioned above, a large amount of endogenous gas molecules such as CO are produced in vivo, but the molecular mechanisms such as metabolism, stress response, and diseases via CO gas in the intestine are still unclear. Many. In the present invention, a novel heme protein GAPDH responsive to CO gas was successfully identified using a unique screening technique.

COガスは、ヘム/GAPDHの複合体形成を促進するという興味深い分子応答作用を示す事が明らかとなった。さらに、ヘム/COは、GAPDHの酵素活性を阻害するだけでなく、GAPDHに含まれる酸化ストレス応答性残基(Cys152)の酸化修飾を選択的にプロテクトすることにより、ストレスによる細胞障害をブロックするという、ダイナミックな生体防御反応を明らかにすることが出来た。このようなガス分子を介した生体機能の分子機構を解明することは、ストレス状態や疾患の診断マーカーとして応用することができ、また、これを指標とした疾患への治療法の確立などに繋がることから、本発明において得られた知見は、非常に興味深い成果であると考えられ、さらなる発展が期待される。
以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明する。但し、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
CO gas has been shown to exhibit an interesting molecular response that promotes the formation of the heme / GAPDH complex. Furthermore, heme / CO not only inhibits GAPDH enzyme activity, but also blocks cellular damage due to stress by selectively protecting the oxidative modification of the oxidative stress responsive residue (Cys152) contained in GAPDH. It was possible to clarify the dynamic biological defense reaction. Elucidation of the molecular mechanism of biological function through gas molecules can be applied as a diagnostic marker for stress states and diseases, and can lead to the establishment of treatments for diseases using this as an index. Therefore, the knowledge obtained in the present invention is considered to be a very interesting result, and further development is expected.
Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the present invention is not limited to these examples.

ヘム結合タンパク質GAPDHの同定
一般に、リガンドと選択的に結合するタンパク質を解析する手法としてアフィニティクロマトグラフィが知られている。アフィニティクロマトグラフィは、リガンドを固定化した担体(多孔性アガロースビーズなど)を用い、このビーズをカラムに充填して目的タンパク質をアフィニティ精製するというものである。
しかし、この方法では、細胞の粗抽出液から1回の操作で目的とするリガンド結合タンパク質を精製することが困難である。
そこで、本発明においては、アフィニティクロマトグラフィに代わり、高回収率及び高純度を達成できるアフィニティナノビーズを用いた(Nishio K, et al., Colloids Surf B Biointerfaces. 64(2): 162-9, 2008.)。
Identification of heme-binding protein GAPDH In general, affinity chromatography is known as a technique for analyzing a protein that selectively binds to a ligand. Affinity chromatography uses a carrier on which a ligand is immobilized (porous agarose beads or the like), and the beads are packed in a column and the target protein is affinity purified.
However, in this method, it is difficult to purify the target ligand-binding protein from the crude cell extract with a single operation.
Therefore, in the present invention, affinity nanobeads capable of achieving high recovery and high purity were used instead of affinity chromatography (Nishio K, et al., Colloids Surf B Biointerfaces. 64 (2): 162-9, 2008. ).

このアフィニティナノビーズは、スチレンをコアとし、これにグリシジルメタクリレート(GMA)で表面を覆った粒径約200nmのビーズであり、「SGビーズ」という(図2)。
このSGビーズの表面を形成するGMAのエポキシ基とヘムの水酸基(図2下のヘムの構造式のCOOHの「OH」部分)との結合により、ヘムはビーズに結合する。次に、このビーズと細胞抽出液とを混合すると、ヘムをリガンドとするタンパク質が特異的に結合する。その後ビーズを洗浄して、ビーズに結合したタンパク質を溶出すると(溶出は塩濃度やpHを変えることで行なうことができる)、ヘムに結合したタンパク質群が得られる。得られたタンパク質群をSDS-ポリアクリルアミドゲル電気泳動にかけて分離することにより、目的タンパク質が得られる。
This affinity nanobead is a bead having a particle size of about 200 nm with styrene as a core and the surface thereof covered with glycidyl methacrylate (GMA), and is called “SG bead” (FIG. 2).
Heme binds to the bead by binding of the epoxy group of GMA that forms the surface of the SG bead and the hydroxyl group of heme (the “OH” portion of COOH in the structural formula of heme in FIG. 2). Next, when the beads and the cell extract are mixed, a protein having heme as a ligand specifically binds. Thereafter, the beads are washed, and the protein bound to the beads is eluted (elution can be performed by changing the salt concentration or pH) to obtain a protein group bound to heme. The obtained protein group is separated by SDS-polyacrylamide gel electrophoresis to obtain the target protein.

具体的には、以下の通り行なった。
ヘムを固定化するためのナノアフィニティビーズ(FG-NEGDENビーズ)は、下記文献に記載のものを用いた。
Nishio K, et al., Colloids Surf B Biointerfaces. 64(2):162-9, 2008.
ヘムのビーズへの固定化は、まずヘミン(Porphyrin Scinece社) 1mM (DMF中)を、等molのN-hydroxysucciimide(和光純薬)とWSC(和光純薬)を室温で2時間反応させた。この反応液を平衡化したFG-NEGDENビーズ2mgと攪拌して室温12時間反応させた後、DMFで三回洗浄して1mMの無水酢酸(ナカライテスク)と室温2時間反応させて、再度洗浄してヘム固定化ビーズとして4℃で保存した。
Specifically, it was performed as follows.
Nanoaffinity beads (FG-NEGDEN beads) for immobilizing heme were those described in the following literature.
Nishio K, et al., Colloids Surf B Biointerfaces. 64 (2): 162-9, 2008.
For immobilization of heme on beads, hemin (Porphyrin Scinece) 1 mM (in DMF) was reacted with equimolar N-hydroxysucciimide (Wako Pure Chemical) and WSC (Wako Pure Chemical) for 2 hours at room temperature. This reaction solution was stirred with 2 mg of equilibrated FG-NEGDEN beads and reacted at room temperature for 12 hours, then washed three times with DMF, reacted with 1 mM acetic anhydride (Nacalai Tesque) for 2 hours at room temperature, and washed again. And stored as hem-immobilized beads at 4 ° C.

ヘム結合因子の精製は、マウス肝臓から調製したタンパク質抽出液をバッファー中(20mM Hepes(pH7.9), 100mM NaCl, 1mM MgCl2, 0.2mM EDTA, 10% glycerol, 0.1% NP40)に1mg/mlとなるよう希釈し、ビーズ0.2mgと攪拌させて、4℃で1時間反応させた。
ビーズをバッファーで洗浄後、ビーズに結合したタンパク質を回収し、SDS-Loading dyeで懸濁させたタンパク質溶液を12.5%SDS-ポリアクリルアミドゲルで展開して、銀染色法で検出した(図3)。
得られたタンパク質は、Trypsinによるin-gel digestion法でペプチド断片に分解し、液体クロマトグラフィー/質量分析(LC-MS)装置(日立ナノフロンティア)による分析にかけた。
その結果、35.7kDa付近に現れたバンドは、ヘムタンパク質であることが判明し、得られたタンパク質をGAPDHと同定した。
For purification of heme-binding factor, 1 mg / ml of protein extract prepared from mouse liver in buffer (20 mM Hepes (pH 7.9), 100 mM NaCl, 1 mM MgCl 2 , 0.2 mM EDTA, 10% glycerol, 0.1% NP40) The resulting mixture was diluted with 0.2 mg of beads and allowed to react at 4 ° C. for 1 hour.
After washing the beads with a buffer, the protein bound to the beads was recovered, and the protein solution suspended with SDS-Loading dye was developed on a 12.5% SDS-polyacrylamide gel and detected by silver staining (FIG. 3). .
The obtained protein was decomposed into peptide fragments by Trypsin in-gel digestion method and analyzed by liquid chromatography / mass spectrometry (LC-MS) apparatus (Hitachi Nano Frontier).
As a result, the band appearing around 35.7 kDa was found to be a heme protein, and the obtained protein was identified as GAPDH.

GAPDHのガス応答
ヘム及び/又はCOによるGAPDHの酵素活性の阻害を示すモデルを図4に示す。
GAPDHは、NAD(ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド)を補酵素としてグリセルアルデヒド3-リン酸をグリセレート1,3二リン酸に変換するとともにNADをNADH(NADの還元型)に変換する触媒作用を有する。これにヘムを添加すると、GAPDHの触媒作用が阻害され、NADからNADHへの変換が行なわれなくなる。従って、GAPDHの酵素活性は、NADHの生成量を指標として測定することができる。
GAPDH Gas Response A model showing inhibition of GAPDH enzyme activity by heme and / or CO is shown in FIG.
GAPDH uses NAD (nicotinamide adenine dinucleotide) as a coenzyme to convert glyceraldehyde 3-phosphate to glycerate 1,3 diphosphate and has a catalytic action to convert NAD to NADH (reduced form of NAD) . If heme is added to this, the catalytic action of GAPDH is inhibited, and conversion from NAD to NADH is not performed. Therefore, the enzymatic activity of GAPDH can be measured using the amount of NADH produced as an index.

そこで、酵素活性の測定は以下の通り行なった。
GAPDHの酵素活性測定は、赤血球由来GAPDH (Sigma社)400Uを反応液(100mM Tris(pH8.3), 3.75mM GA3P, 1mM NAD, 5mM DTT, 5mM sodium arsenate, 0.5mM MgCl2)400ml中で行い、NADHの生成を、吸光度340nmを測定して検出した。
Therefore, the enzyme activity was measured as follows.
GAPDH enzyme activity was measured using 400 U of erythrocyte-derived GAPDH (Sigma) in 400 ml of a reaction solution (100 mM Tris (pH 8.3), 3.75 mM GA3P, 1 mM NAD, 5 mM DTT, 5 mM sodium arsenate, 0.5 mM MgCl 2 ). The production of NADH was detected by measuring the absorbance at 340 nm.

この反応系にヘミンを所定濃度(図5)で加えて5分間incubateして阻害効果を検出した。また、Ruthenium ChlorideまたはTricarbonyl dichloro ruthenium(COドナー) (いずれもSigma社)をヘミンとともに加えて、この阻害効果を検証した。
その結果、GAPDHの酵素活性はヘム添加により阻害され、COはこの効果をさらに増強する事が分かった(図5)。
Hemin was added to this reaction system at a predetermined concentration (FIG. 5) and incubated for 5 minutes to detect the inhibitory effect. In addition, Ruthenium Chloride or Tricarbonyl dichloro ruthenium (CO donor) (both Sigma) was added together with hemin to verify this inhibitory effect.
As a result, it was found that the enzyme activity of GAPDH was inhibited by the addition of heme, and CO further enhanced this effect (FIG. 5).

図5において、GAPDHの活性(グラフの縦軸)は、ヘム(本実施例ではヘミン)を添加しないときの対照のGAPDHの活性、つまりヘムを加えずにNADHの生成を測定したときにおけるGAPDHの酵素活性(吸光度340nmにおける測定値)を100%としたときの相対値で示してある。ヘムの添加量を多くすると、用量依存的に酵素活性は阻害されたことが分かる。また、COを加えた場合もヘムのときと同様であり、COの濃度依存的に活性が低下した。   In FIG. 5, the activity of GAPDH (vertical axis of the graph) shows the activity of GAPDH as a control when heme (hemin in this example) is not added, that is, the amount of GAPDH when NADH production is measured without adding heme. The values are shown as relative values when the enzyme activity (measured value at an absorbance of 340 nm) is 100%. It can be seen that increasing the amount of heme added inhibited the enzyme activity in a dose-dependent manner. Also, when CO was added, the activity was the same as with heme, and the activity decreased depending on the CO concentration.

このことは、ヘム及び/又はCOによってGAPDHの酵素活性が阻害されたことを示している。   This indicates that the enzyme activity of GAPDH was inhibited by heme and / or CO.

GAPDHとヘムとの吸光スペクトルは、100mM Tris(pH8.3)中に赤血球由来GAPDH 約1mMに、ヘミンを終濃度10mM加えて350nmから700nmまでの吸光度を測定した。また還元条件(Fe(II))では、dithionite (Sigma社)を終濃度5mM加えて同様に吸光度測定した。また、ガスボンベ中のCOガスを反応液に噴霧してCO結合型のスペクトルを解析した。この結果、酸化条件では390, 410nm, 還元条件では426, 540, 565, 630nm, CO型では420, 540, 565, 630nmにそれぞれ極大波長が見られ、還元型とCO型で顕著な波長変化が見られる事から、GAPDH上のヘムはCOガスに応答する事が示された(図6)。 As for the absorption spectrum of GAPDH and heme, the absorbance from 350 nm to 700 nm was measured by adding 10 mM hemin to a final concentration of 10 mM of erythrocyte-derived GAPDH in 100 mM Tris (pH 8.3). Under reducing conditions (Fe (II) ), dithionite (Sigma) was added at a final concentration of 5 mM, and the absorbance was measured in the same manner. In addition, CO gas in a gas cylinder was sprayed on the reaction solution to analyze the CO-bonded spectrum. As a result, maximum wavelengths were observed at 390, 410 nm for oxidation conditions, 426, 540, 565, 630 nm for reduction conditions, 420, 540, 565, and 630 nm for CO types, and significant wavelength changes were observed for reduction and CO types. As can be seen, the heme on GAPDH responds to CO gas (Fig. 6).

なお、ヘムを結合させたGAPDHの吸光スペクトル解析の結果、還元状態においてSoret領域の吸光極大波長がCO添加により426nmから420nmにシフトすることから、GAPDHに結合したヘムを介してCOガスが応答する事が明らかとなった。   As a result of absorption spectrum analysis of GAPDH bound to heme, the absorption maximum wavelength in the Soret region is shifted from 426 nm to 420 nm by CO addition in the reduced state, so that CO gas responds through heme bound to GAPDH. Things became clear.

GAPDHのヘム結合部位
GAPDHに対するヘムの結合部位を検証するために、GAPDH中のヒスチジン残基(His)またはシステイン残基(Cys)をそれぞれアラニンに置換した点変異体組み換えタンパク質を作製した。これらのタンパク質1mgをヘム固定化ビーズと反応させて結合活性を検証した。
GAPDH heme binding site
In order to verify the binding site of heme to GAPDH, a point mutant recombinant protein in which histidine residue (His) or cysteine residue (Cys) in GAPDH was substituted with alanine was prepared. The binding activity was verified by reacting 1 mg of these proteins with heme-immobilized beads.

ヘムタンパク質は通常システイン残基(Cys)またはヒスチジン残基(His)を介して、ヘム分子中のFe原子を認識してヘムと結合することが知られている。そこで、GAPDHのヘム結合部位を検定するために、GAPDH分子中のCysまたはHis残基における点変異体タンパク質を作製してヘムの結合活性を検討した。   It is known that heme proteins usually recognize Fe atoms in heme molecules and bind to heme via cysteine residues (Cys) or histidine residues (His). Therefore, in order to examine the heme binding site of GAPDH, a point mutant protein at the Cys or His residue in the GAPDH molecule was prepared and the heme binding activity was examined.

結合活性の測定は以下の通り行なった。
GAPDHは、Accession番号P04406のアミノ酸配列(図7、配列番号1)を有するものを使用した。GAPDHのアミノ酸配列において、変異を導入したアミノ酸残基の部分を図7の下線で示す。また、各種GAPDH点変異体は、PCRにより作製した。
その結果、152番目のCys残基(Cys152)をアラニンに置換した変異体では結合活性が完全に失われる事が分かった(図8)。
The binding activity was measured as follows.
GAPDH having the amino acid sequence of Accession No. P04406 (FIG. 7, SEQ ID No. 1) was used. In the amino acid sequence of GAPDH, the portion of the amino acid residue into which a mutation has been introduced is shown by the underline in FIG. Various GAPDH point mutants were prepared by PCR.
As a result, it was found that the binding activity was completely lost in the mutant in which the 152nd Cys residue (Cys152) was substituted with alanine (FIG. 8).

図8において、「WT」のバンドは野生型GAPDHを表す。アルファベット、数字及びアルファベットの組み合わせの表記は、アミノ酸配列の変異の態様を表す。数字の前のアルファベットは、GAPDHのアミノ酸配列のうち、その数字の位置における変異前のアミノ酸配列であり、数字の後のアルファベットは、GAPDHのアミノ酸配列のうち、その数字の位置における変異後のアミノ酸配列である。例えば、「H53A」はGAPDHのアミノ酸配列(図7)のうち、第53番目のヒスチジン(His)をアラニン(Ala)に置換した変異体である。他の変異体も同様に表され、「C152A」は、GAPDHのアミノ酸配列のうち、第152番目のシステイン(Cys)をアラニン(Ala)に置換した変異体である。「input」とは、GAPDHとヘムとの反応を行なう前のGAPDHのバンドであり、反応前は確かにGAPDHが存在していたことを示す対照図である。   In FIG. 8, the “WT” band represents wild type GAPDH. The notation of alphabets, numbers, and combinations of alphabets represents the mode of amino acid sequence variation. The alphabet before the number is the amino acid sequence before the mutation at the position of the number in the amino acid sequence of GAPDH, and the alphabet after the number is the amino acid after the mutation at the position of the number in the amino acid sequence of GAPDH Is an array. For example, “H53A” is a mutant in which the 53rd histidine (His) is replaced with alanine (Ala) in the amino acid sequence of GAPDH (FIG. 7). Other mutants are also represented in the same manner, and “C152A” is a mutant in which the 152nd cysteine (Cys) is substituted with alanine (Ala) in the amino acid sequence of GAPDH. “Input” is a band of GAPDH before the reaction between GAPDH and heme, and is a control diagram showing that GAPDH was indeed present before the reaction.

図8に示す電気泳動像から分かる通り、C152A変異体ではバンドが消えている(「C152A」のレーン)。このことは、C152A変異体のGAPDHはヘムとは結合しなかったこと、すなわち、GAPDHの152番目のアミノ酸残基が変異するとヘムは結合しないことを示している。
従って、GAPDHの152番目のアミノ酸残基がヘムとの結合に必須の残基であることが示された。
As can be seen from the electrophoresis image shown in FIG. 8, the band disappears in the C152A mutant (lane “C152A”). This indicates that GAPDH of the C152A mutant did not bind to heme, that is, heme did not bind when the amino acid residue at position 152 of GAPDH was mutated.
Therefore, it was shown that the amino acid residue at position 152 of GAPDH is an essential residue for binding to heme.

ところで、上記実験においては、LDH(乳酸脱水素酵素)とGAPDHとの結合試験を行なったが、ヘムを存在させてもGAPDHとの結合活性は認められなかった(図3の「LDH-A」のレーン)。
このことは、ヘムが結合する酵素には特異性があり、同じNAD依存性の酸化還元酵素でもGAPDHには結合するがLDHには結合しないことを示している。
Cys152は、GAPDHの酵素活性において補酵素NADにプロトンを受け渡す活性中心となる残基である。
GAPDHの酵素活性におけるヘムの阻害効果を生化学的に解析した結果、ヘムはNADと競合的に拮抗して阻害する事が分かった。また、GAPDHの結晶構造を指標として、ヘム/GAPDHのdocking simulationを行った結果、やはりヘムはGAPDHのNAD認識部位に結合することが示された。
By the way, in the said experiment, although the binding test of LDH (lactate dehydrogenase) and GAPDH was conducted, the binding activity with GAPDH was not recognized even if heme was present ("LDH-A" in Fig. 3). Lane).
This indicates that the enzyme to which heme binds has specificity, and the same NAD-dependent oxidoreductase binds to GAPDH but not to LDH.
Cys152 is a residue that serves as an active center for transferring protons to coenzyme NAD in the enzyme activity of GAPDH.
As a result of biochemical analysis of the inhibitory effect of heme on the enzyme activity of GAPDH, it was found that heme was competitively competitive with NAD and inhibited. In addition, heme / GAPDH docking simulation was performed using the crystal structure of GAPDH as an index, and it was shown that heme also binds to the NAD recognition site of GAPDH.

ヘム/COによるGAPDHの酸化修飾阻害と細胞保護作用
(1)酸化修飾阻害
GAPDHはNOガスと反応してCys152残基が酸化修飾されることから、この作用に対するヘム/COの効果を検証した。
FLAG tagを融合したGAPDH組み換え体を発現する組み換えベクターを、神経系細胞株SH-SY5Y細胞にtransfection(Lipofectamin2000, INVITROGEN)して耐性マーカーであるG418を加えて培養することによえり、これが恒常的に発現している細胞株を作製した。これにNOドナーであるNOR3 (DOJINDO社)1mMを添加し、12時間incubateした。
その後、細胞を破砕して抽出し、抗FLAG抗体がconjugateされたレジン(Sigma社)によりFLAG-GAPDHを精製した。
Inhibition of oxidative modification and cytoprotective action of GAPDH by heme / CO (1) Inhibition of oxidative modification
Since GAPDH reacted with NO gas and Cys152 residue was oxidatively modified, the effect of heme / CO on this action was verified.
The recombinant vector expressing the GAPDH recombinant fused with the FLAG tag is cultivated by transfection (Lipofectamin2000, INVITROGEN) into the neural cell line SH-SY5Y cells and culturing with the resistance marker G418. A cell line expressed in To this was added 1 mM of NOR3 (DOJINDO), which is a NO donor, and incubated for 12 hours.
Thereafter, the cells were disrupted and extracted, and FLAG-GAPDH was purified by a resin (Sigma) to which an anti-FLAG antibody was conjugated.

なおGAPDHは生体内でホモ4量体を形成するため、FLAG-GAPDHとともに内在性GAPDH (endogenous GAPDH)も同時に精製される。これをSDS-PAGEに展開し、抗GAPDH抗体または抗S-nitrosylated GAPDH 抗体(Johns Hopkins University, Dr. Akira Sawaより供与)を用いて検出した。
抗GAPDH抗体は、GAPDHに結合する抗体であり、抗S-nitrosylated GAPDH 抗体は、S-nitrosyl化されたGAPDH、つまり酸化修飾されたGAPDHに結合する抗体である。
結果を図9に示す。図9において、ヘム(2μM及び5μM)をGAPDHと反応させた場合、バンドが用量依存的に薄くなっていることが分かる。このことは、ヘムによって酸化修飾されたGAPDHが減っていること、すなわちGAPDHの酸化修飾が阻害されたことを示している。ヘムと同様に、COを加えた場合もバンドが薄くなっており、COにより、GAPDHの酸化修飾が阻害されたことを示している
Since GAPDH forms a homotetramer in vivo, endogenous GAPDH (endogenous GAPDH) is simultaneously purified together with FLAG-GAPDH. This was developed on SDS-PAGE and detected using anti-GAPDH antibody or anti-S-nitrosylated GAPDH antibody (provided by Johns Hopkins University, Dr. Akira Sawa).
The anti-GAPDH antibody is an antibody that binds to GAPDH, and the anti-S-nitrosylated GAPDH antibody is an antibody that binds to S-nitrosylated GAPDH, that is, oxidatively modified GAPDH.
The results are shown in FIG. In FIG. 9, it can be seen that when heme (2 μM and 5 μM) is reacted with GAPDH, the band becomes thinner in a dose-dependent manner. This indicates that the amount of GAPDH oxidatively modified by heme is reduced, that is, the oxidative modification of GAPDH is inhibited. As with heme, the band was thin when CO was added, indicating that CO inhibited oxidative modification of GAPDH.

この結果、NOドナー(NOR3)添加で見られたGAPDHの酸化修飾は、ヘム添加またはCOドナー添加により顕著に抑制される事が分かった(図9)。また、GADPHは酸化修飾により核移行性のSIAH1と結合して核内に局在化するが、ヘムまたはCO添加によりこれらの効果が阻害される事も見出している(実施例5)。   As a result, it was found that the oxidative modification of GAPDH observed with the addition of NO donor (NOR3) was significantly suppressed by the addition of heme or CO donor (FIG. 9). In addition, GADPH binds to nuclear migratory SIAH1 by oxidative modification and localizes in the nucleus, but it has also been found that addition of heme or CO inhibits these effects (Example 5).

(2)細胞保護作用
GAPDHは、NOによる酸化修飾により細胞死を誘導する事が知られているため、ヘム/COによる細胞保護効果を検討した。
SH-SY5Y細胞にNOR3を0.5mM添加して12時間incubateした。これにヘム又はCOを添加したときの生存率を検出した。生存率は、LDH活性による細胞死検出キット(和光純薬)を用いて検出した。
結果を図10に示す。図10において、縦軸は細胞死の割合を示しており、高いバーは細胞死が起こっていることを、低いバーは細胞死が起こっておらず、細胞が保護されていることを示している。NO処理によりGAPDHは酸化され、これにより細胞死が起こるのに対し、ヘム又はCOを処理すると、用量依存的に細胞死が抑制されていることが分かる。
この結果、NO添加により細胞死が観察されたが、ヘミンまたはCOドナーを同時加えることにより細胞死は顕著に抑制されることが明らかとなり(図10)、ヘム/COはGAPDHの酸化修飾を抑制することにより細胞保護作用を示すことが示された。
(2) Cell protective effect
Since GAPDH is known to induce cell death by oxidative modification with NO, the cytoprotective effect of heme / CO was examined.
0.5 mM NOR3 was added to SH-SY5Y cells and incubated for 12 hours. The survival rate when heme or CO was added to this was detected. The survival rate was detected using a cell death detection kit (Wako Pure Chemical Industries) based on LDH activity.
The results are shown in FIG. In FIG. 10, the vertical axis indicates the rate of cell death, a high bar indicates that cell death has occurred, and a low bar indicates that cell death has not occurred and the cells are protected. . It can be seen that GAPDH is oxidized by NO treatment, which causes cell death, whereas treatment of heme or CO suppresses cell death in a dose-dependent manner.
As a result, cell death was observed with the addition of NO, but it became clear that cell death was remarkably suppressed by the simultaneous addition of hemin or CO donor (FIG. 10), and heme / CO suppressed the oxidative modification of GAPDH. It was shown to show a cytoprotective action.

GAPDHの核内移行阻害
本実施例では、ヘム/COがGAPDHの核内移行を阻害するか否かを検討した。
この試験は、以下の通り行なった。
SIAH1の発現ベクターをtransfectionして発現させたSH-SY5Y細胞を、0.1% NP40, 1 mM phenyomethylsulfonyl fluoride, 40 mM Tris-HCl (pH 8.0), 150 mM NaClを含むBufferを用いて細胞を破砕して細胞質画分を調製した。これで不溶であったfractionを遠心分離して核成分を調製し、0.1% NP40, 1mM phenyomethylsulfonyl fluoride, 40 mM Tris-HCl (pH 8.0), 400 mM NaClを含むBufferを用いて核抽出液を調製した。これらのfractionをSDS-PAGEで分画後、表記の目的タンパク質の抗体を用いて検出した。
Inhibition of GAPDH nuclear translocation In this example, it was examined whether heme / CO inhibits GAPDH nuclear translocation.
This test was performed as follows.
SH-SY5Y cells expressed by transfection with the SIAH1 expression vector were disrupted using a buffer containing 0.1% NP40, 1 mM phenyomethylsulfonyl fluoride, 40 mM Tris-HCl (pH 8.0), 150 mM NaCl. A cytoplasmic fraction was prepared. The insoluble fraction was centrifuged to prepare the nuclear component, and the nuclear extract was prepared using a buffer containing 0.1% NP40, 1 mM phenyomethylsulfonyl fluoride, 40 mM Tris-HCl (pH 8.0), 400 mM NaCl. did. These fractions were fractionated by SDS-PAGE and then detected using an antibody of the indicated target protein.

その結果、図11において、NO処理によってGAPDHを酸化修飾すると核内のGAPDHのバンドが濃くなることから、酸化修飾によりGAPDHは核内移行していることが分かる。これに対し、ヘミンを添加すると用量依存的にGAPDHのバンドが薄くなっていることから、GAPDHはヘムにより核内移行が阻害されることが示された。
以上のように、ヘムは酸化修飾を受けるCys152残基を介してGAPDHと結合することから、本発明者は、ヘムおよびCOガスがこのようなGAPDHの酸化ストレス応答に拮抗するのではないかと考えた。
As a result, in FIG. 11, when GAPDH is oxidized and modified by NO treatment, the GAPDH band in the nucleus becomes deeper, indicating that GAPDH has migrated into the nucleus due to the oxidation modification. In contrast, when hemin was added, the GAPDH band became thinner in a dose-dependent manner, indicating that GAPDH was inhibited from nuclear translocation by heme.
As described above, since heme binds to GAPDH via Cys152 residue subjected to oxidative modification, the present inventor thinks that heme and CO gas may antagonize such oxidative stress response of GAPDH. It was.

そこで、NO添加によるGAPDHの酸化修飾作用に対して、ヘムまたはCOガスの効果を検討した。その結果、細胞レベルにおいてヘム/COは顕著にGAPDHの酸化修飾(S-nitrosyl化)を抑制する事が分かった。また組み換えタンパク質を用いたin vitroの実験においても、ヘム/COは特異的にGAPDHのCys152の酸化修飾を阻害する事を明らかとしている。さらに、ヘム/COはNOガスによる細胞死誘導を顕著に阻害することが分かった。   Therefore, the effect of heme or CO gas on the oxidation modification of GAPDH by adding NO was investigated. As a result, it was found that heme / CO remarkably suppressed oxidative modification (S-nitrosylation) of GAPDH at the cellular level. In vitro experiments using recombinant proteins have also revealed that heme / CO specifically inhibits oxidative modification of Cys152 of GAPDH. Furthermore, heme / CO was found to significantly inhibit cell death induction by NO gas.

本発明により、ヘム又は一酸化炭素を含む、GAPDHの酵素活性阻害剤、酸化修飾阻害剤及び核移行阻害剤が提供される。これらの阻害剤は、神経変性疾患などに使用することができる。   According to the present invention, an enzyme activity inhibitor, an oxidation modification inhibitor, and a nuclear translocation inhibitor of GAPDH containing heme or carbon monoxide are provided. These inhibitors can be used for neurodegenerative diseases and the like.

Claims (14)

ヘム及び/又は一酸化炭素を含む、GAPDHの酵素活性阻害剤。 An enzyme activity inhibitor of GAPDH containing heme and / or carbon monoxide. ヘム及び/又は一酸化炭素を含む、GAPDHの酸化修飾阻害剤。 An oxidation modification inhibitor of GAPDH containing heme and / or carbon monoxide. ヘム及び/又は一酸化炭素を含む、GAPDHの核内移行阻害剤。 A nuclear translocation inhibitor of GAPDH containing heme and / or carbon monoxide. ヘム及び/又は一酸化炭素を含む、タンパク質のs-nitrosyl化修飾阻害剤。 An inhibitor of s-nitrosylation modification of protein comprising heme and / or carbon monoxide. 前記タンパク質はGAPDHである、請求項4に記載のs-nitrosyl化修飾阻害剤。 The s-nitrosylation modification inhibitor according to claim 4, wherein the protein is GAPDH. ヘムを含むことを特徴とする、細胞保護用又は細胞障害治療用医薬組成物。 A pharmaceutical composition for cell protection or cell injury treatment, comprising heme. GAPDHとその基質とを、ヘム及び/又は一酸化炭素の存在下でインキュベートして、GAPDHによる基質の触媒作用を阻害することを特徴とする、GAPDHの酵素活性阻害方法。 A method for inhibiting GAPDH enzyme activity, which comprises incubating GAPDH and its substrate in the presence of heme and / or carbon monoxide to inhibit the catalytic action of the substrate by GAPDH. GAPDHを、ヘム及び/又は一酸化炭素の存在下でインキュベートして、GAPDHの酵素活性を阻害することを特徴とする、GAPDHの酵素活性阻害方法。 A method for inhibiting GAPDH enzyme activity, comprising incubating GAPDH in the presence of heme and / or carbon monoxide to inhibit GAPDH enzyme activity. GAPDHを、ヘム及び/又は一酸化炭素の存在下でインキュベートして、GAPDHの酸化修飾を阻害することを特徴とする、GAPDHの酸化修飾阻害方法。 A method for inhibiting oxidative modification of GAPDH, wherein GAPDH is incubated in the presence of heme and / or carbon monoxide to inhibit oxidative modification of GAPDH. 細胞をヘム及び/又は一酸化炭素で処理して、該細胞中のGAPDHの酵素活性を阻害することを特徴とする、GAPDHの酵素活性阻害方法。 A method for inhibiting GAPDH enzyme activity, comprising treating a cell with heme and / or carbon monoxide to inhibit GAPDH enzyme activity in the cell. 細胞をヘム及び/又は一酸化炭素で処理して、該細胞中のGAPDHの酸化修飾を阻害することを特徴とする、GAPDHの酸化修飾阻害方法。 A method for inhibiting oxidative modification of GAPDH, comprising treating a cell with heme and / or carbon monoxide to inhibit oxidative modification of GAPDH in the cell. 細胞をヘム及び/又は一酸化炭素で処理して、該細胞中のGAPDHが細胞質から核内に移行することを阻害することを特徴とする、GAPDHの核内移行阻害方法。 A method for inhibiting GAPDH translocation into the nucleus, comprising treating cells with heme and / or carbon monoxide to inhibit GAPDH in the cells from translocating from the cytoplasm into the nucleus. GAPDHの酵素活性阻害、酸化修飾阻害又は核内移行阻害は、GAPDHのNAD認識部位にヘムが結合することにより生じるものである、請求項8〜12のいずれか1項に記載の方法。 The method according to any one of claims 8 to 12, wherein the enzyme activity inhibition, oxidation modification inhibition or nuclear translocation inhibition of GAPDH is caused by binding of heme to the NAD recognition site of GAPDH. 一酸化炭素は、ヘムによるGAPDHの酵素活性阻害、酸化修飾阻害又は核内移行阻害を増強するものである、請求項8〜12のいずれか1項に記載の方法。 The method according to any one of claims 8 to 12, wherein carbon monoxide enhances enzyme activity inhibition, oxidation modification inhibition, or nuclear translocation inhibition of GAPDH by heme.
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