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General control nonderepressible 2 (GCN2) kinase protects oligodendrocytes and white matter during branched-chain amino acid deficiency in mice.

一般制御非抑制性2(GCN2)キナーゼは、分岐鎖アミノ酸欠乏時のオリゴデンドロサイトと白質を保護する (機械翻訳の邦題)

The Journal of biological chemistry2013She P, Bunpo P, Cundiff JK, et al.
研究デザインその他の原著論文
対象ヒト・動物 併記

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研究デザイン
その他の原著論文
対象
ヒト・動物 併記
出版年
2013
出典
doi.org
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有効な記録
状態確認日
2026/08/17
収集日
2026/08/03
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公開

日本語要約(機械生成)

分岐鎖アミノ酸(BCAA)異化はBDKにより調節され、BDK機能喪失はBCAA欠乏とてんかんを引き起こす。本研究では、GCN2が慢性BCAA欠乏時に脳を保護するか検討するため、Gcn2とBdkの両方を欠損したマウス(GBDK)を作製した。GBDKマウスは生後15日までに死亡し、脳内BCAAは減少した。Bdk欠損脳ではeIF2リン酸化とアミノ酸ストレス応答が誘導されたが、GBDK脳では欠如し、ミエリン欠乏とミエリン塩基性タンパク質発現低下が認められた。また、オリゴデンドロサイトとアストロサイトのマーカー減少、白質領域のアポトーシス、Sod2とCatのmRNA低下、TnfαのmRNA増加が観察された。GCN2はBCAA欠乏時のグリア細胞の酸化・炎症ストレス防御に重要であり、致死的白質ジストロフィーを防ぐと結論された。

この要約は公開抄録のみを根拠にAIが機械的に生成したものです。正確な内容は原文を確認してください。

抄録

Branched-chain amino acid (BCAA) catabolism is regulated by branched-chain α-keto acid dehydrogenase, an enzyme complex that is inhibited when phosphorylated by its kinase (BDK). Loss of BDK function in mice and humans causes BCAA deficiency and epilepsy with autistic features. In response to amino acid deficiency, phosphorylation of eukaryotic initiation factor 2α (eIF2∼P) by general control nonderepressible 2 (GCN2) activates the amino acid stress response. We hypothesized that GCN2 functions to protect the brain during chronic BCAA deficiency. To test this idea, we generated mice lacking both Gcn2 and Bdk (GBDK) and examined the development of progeny. GBDK mice appeared normal at birth, but they soon stopped growing, developed severe ataxia, tremor, and anorexia, and died by postnatal day 15. BCAA levels in brain were diminished in both Bdk(-/-) and GBDK pups. Brains from Bdk(-/-) pups exhibited robust eIF2∼P and amino acid stress response induction, whereas these responses were absent in GBDK mouse brains. Instead, myelin deficiency and diminished expression of myelin basic protein were noted in GBDK brains. Genetic markers of oligodendrocytes and astrocytes were also reduced in GBDK brains in association with apoptotic cell death in white matter regions of the brain. GBDK brains further demonstrated reduced Sod2 and Cat mRNA and increased Tnfα mRNA expression. The data are consistent with the idea that loss of GCN2 during BCAA deficiency compromises glial cell defenses to oxidative and inflammatory stress. We conclude that GCN2 protects the brain from developing a lethal leukodystrophy in response to amino acid deficiencies.

MeSH

AnimalsCatalaseCerebral CortexEukaryotic Initiation Factor-2FemaleGene Expression RegulationHumansLeukoencephalopathiesMaleMaple Syrup Urine DiseaseMiceMice, KnockoutMyelin Basic ProteinOligodendrogliaOxidative StressProtein KinasesProtein Serine-Threonine KinasesSuperoxide DismutaseSuperoxide Dismutase 2Tumor Necrosis Factor-alpha

DOI 10.1074/jbc.m113.498469

PMID 24019515

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