マトリックスメタロプロテアーゼのアルツハイマー病および動脈硬化における関与

1996 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 08278229
• Research Institution: Yokohama City University
• Principal Investigator: 宮崎 香 横浜市立大学, 木原生物学研究所, 教授 (70112068)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 東 昌市 横浜市立大学, 木原生物学研究所, 助手 (10275076) ; 安光 英太郎 横浜市立大学, 木原生物学研究所, 助手 (10182346)
• Keywords: マトリックスメタロプロテアーゼ / アルツハイマー病 / 動脈硬化 / 蛋白質分解酵素 / アミロイド蛋白質 / プロセシング / ゼラチナーゼ / MT-MMP

Research Abstract

アルツハイマー痴呆症は、脳内に約40アミノ酸からなるβアミロイド蛋白質(βAP)が蓄積することが主要な原因と考えられている。βAPは細胞内でより分子量の大きな細胞膜結合型の前駆体蛋白質(APP)として合成された後、プロテアーゼによりプロセシングされる過程で切り出される。私達はこれまでマトリックスメタロプロテアーゼ(MMP)の一つであるゼラチネ-ゼAがAPPの細胞外領域(sAPP)を切り出す"α-secretase"として働き、βAPを産生しない経路でAPPを分解するという仮説を提唱してきた。本年度はこの仮説を検証するために、培養細胞を用いてsAPPの分泌に及ぼすMMPやそのインヒビターの影響を調べた。1)まず、ヒト繊維肉腫由来HT1080細胞をコンカナバリンA(ConA)で処理すると細胞培養液中のゼラチナーゼA前駆体が活性化されるとともに、sAPP(120kDa)より分子量の低いAPPの分解断片(80〜90kDa)が生じることを見い出した。2)このAPP分解断片は細胞倍溶液に天然のMMPインヒビターであるTIMP-2や合成MMP阻害剤を添加すると消失した。3)モノクローナル抗体を用いて解析した結果、APP分解断片はsAPPのCOOH末端領域が欠如した分子であることが判明した。4)溶液中のsAPPにゼラチナーゼAを作用させても分解断片を生じないことから、APPの分解は細胞膜表層で起きていると推定された。5)sAPPの分泌はTIMP-2が過剰量存在しても、抑えられないことから、細胞におけるα-secretase活性はMMP以外の酵素が担っていることが示唆された。
以上の結果から、当初の予想とは異なり、MPPがα-secretaseとして働く可能性は低いことが示唆された。一方、1)〜4)の結果はα-secretaseに依存しない新しいAPP細胞外領域の放出機構にゼラチナーゼA、あるいはゼラチナーゼA前駆体の活性化因子であるMT-MMPが関わることを示唆している。今回見い出されたMMPによるAPPの細胞外分解経路ではβAP領域内での切断が起きないことから、この経路がβAPの産生に関与する可能性があり、この経路をさらに詳しく調べることはβAP蓄積の機序を解明する上で重要であると考えられる。

Research Products

• [Publications] Akaogi,K.et al.: "Specific accumulation of tumor-derived adhesion factor in tumor blood vessels and in capillary tube-like structures of cultured vascular endothelial cells." Proc.Natl.Acad.Sci.USA. 93. 8384-8389 (1996)
• [Publications] Kikkawa,T.et al.: "Stimulation of endothelial cell migration in culture by ladsin,a laminin 5-like cell adhesion protein." In Vitro Cell.Dev.Biol.32. 46-52 (1996)
• [Publications] Akaogi,K.et al.: "Synergistic growth stimulation of mouse fibroblasts by tumor-derived adhesion factors and insulin." Cell Growth Differ.7. 1671-1677 (1996)
• [Publications] Mizushima,H.et al.: "Differntial expression of laminin-5/ladsin subunits in human tissues and cancer cell lines and their induction by tumor promoter and growth factors." J.Biochem.120. 1196-1202 (1996)
• [Publications] Miyagi,Y.et al.: "Assiignment of human PP5/TFPI-2 gene to 7q22 by FISH and PCR based human/rodent cell hybrid mapping panel analysis." Genomics. 35. 267-268 (1996)
• [Publications] Shofuda,K.et al.: "Expression of three membrane-type matrix metalloproteinases (MT-MMPs) in rat vascular smooth muscle cells and characterization of MT3-MMPs with and without transmembrane domain." J.Biol.Chem.(印刷中).
• [Publications] 宮崎香ほか: "タンパク質実験ノート(上,下)" 羊土社(岡田雅人,宮崎香編), 303 (1996)
• [Publications] 水島寛人ほか: "細胞接着研究の最前線" 羊土社(佐邊壽孝,月田承一郎編), 197 (1996)