細胞死モデルとしてのカテプシンE遺伝子過剰発現細胞の分子細胞生物学的研究

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09671897
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 堀 信顕 九州大学, 歯学部, 助教授 (60037520)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 中西 博 九州大学, 歯学部, 助手 (20155774) ; 山本 健二 九州大学, 歯学部, 教授 (40091326)
• Keywords: カテプシンE / 細胞内アスパラギン酸プロテアーゼ / PC19細胞 / 細胞死モデル / 神経細胞 / 遺伝子導入 / 分化誘導

Research Abstract

本研究では、神経障害に伴い神経細胞内に異常発現するカテプシンEの機能を解析するために、カテプシンEを過剰発現した神経細胞モデルを作成し、その性状を正常細胞と比較した。また、本酵素の発現系と局在および分子型の解析を行い、神経細胞死過程での動態を詳細に解析した。本年度に得られた結果は以下のとうりである。(1)神経細胞モデルとしてマウス胚性腫瘍細胞樹立株(P19)を用い、これにヒトカテプシンE遺伝子を発現させた。続いて、この細胞をレチノイン酸によって神経細胞に分化させ、この時のカテプシンEの発現状態や細胞内局在および分子型を対照細胞と比較して解析した。その結果、カテプシンEを過剰発現させた細胞では、本酵素のプロ型および成熟型分子がそれぞれ対照細胞の約3倍および約10倍量存在していた。(2)形態学的には、レチノイン酸処理後の細胞には大きな相違が見られ、対照細胞が薄くて長い軸索をもった紡錘状であるのに対し、カテプシンE過剰発現細胞は短くて変形した軸索を有する球形あるいは多角形の細胞形態を示した。これは、カテプシンEの過剰発現が軸索の成長や神経細胞骨格蛋白の構築の遅延を誘導することを示唆している。(3)カテプシンE遺伝子を導入した細胞は、対照細胞に比べて細胞接着性が著しく減少しており、神経細胞への分化過程で基質への接着は重要であるとともに、カテプシンEはこの過程を抑制する可能性が示された。

Research Products

• [Publications] Nakanishi H.et al.: "Increased expression of cathepsins E and D in neurons of aged rat brain and their colocalization with lipofuscin and carboxy-terminal fragments of Alzheimer amyloid precursor protein" J.Neurochem.68. 739-749 (1997)
• [Publications] Nakanishi H.et al.: "Electrophysiological studies of rat substantia nigra neurons in an in vitro slice preparation after middle cerebral artery occlusion" Neuroscience. 77. 1021-1028 (1997)
• [Publications] Kunimatsu K.et al.: "Immunohistochemical study on cathepsin G and medullasin in inflamed gingival tissues from periodontal patinets" J.Periodont.Res.32. 264-270 (1997)
• [Publications] Okamura K.et al.: "Immunohistochemical localization of cathepsin D,proliferating cell nuclear antigen and epidamal growth factor receptor in human breast carcinoma analyzed by computer image analyzer" Histopathol.31. 540-548 (1997)
• [Publications] 筑波隆幸 外: "新生タンパク質の品質管理機構" 日本薬理学雑誌. 109. 243-243 (1997)
• [Publications] 江頭 亨 外: "老化マーカーの検索とその制御" 日本薬理学雑誌. 110. 136-138 (1997)
• [Publications] 山本健二外: "プロテオリシス-蛋白質分解の分解機構とバイオロジー" 蛋白質・核酸・酵素. 42. 2425-2432 (1997)
• [Publications] Nakayama K.et al.: "Hemoglobin receptor protein is intragenetically encoded by the cysteine proteinase-encoding genes and the haemagglutinin-encoding gene of Porphyromonas gingivalis" Mol.Microbiol.27. 51-61 (1998)
• [Publications] Abe N.et al.: "Biochemical and functional properties of lysine-specific cysteine proteinase(Lysgingipain)as a virulence factor of Porphyromonas gingivalis in periodontal disease" J.Biochem.123. 305-312 (1998)
• [Publications] sastradipura DF.et al.: "Identification of cellular compartments involved in processing of cathepsin E in primary cultures of rat microglia" J.Neurochem.70(in press). (1998)
• [Publications] Yamamoto K.et al.: "Medical Aspects of Proteases and Protease Inhibitors" IOS Press(Katunuma N,Kido H,Fritz H,Travis J.eds.), 629 (1997)
• [Publications] Sakai H.et al.: "Proteolysis in Cell Functions" IOS Press(Hopsu-Have VK,Javinen M,Kirschke H,eds.), 576 (1997)
• [Publications] Okamoto K.et al.: "Proteolysis in Cell Functions" IOS Press(Hopsu-Have VK,Javinen M,Kirschke H,eds.), 576 (1997)
• [Publications] Yamamoto K.et al.: "Proteolysis in Cell Functions" IOS Press(Hopsu-Have VK,Javinen M,Kirschke H,eds.), 576 (1997)
• [Publications] Tsukuba T.et al.: "Proteolysis in Cell Functions" IOS Press(Hopsu-Have VK,Javinen M,Kirschke H,eds.), 576 (1997)
• [Publications] 山本健二 外: "ノックアウトマウスデータブック" 中山書店, 564 (1997)