アルツハイマー病プレセニリン複合体の構造と機能の解析

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13210067
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (C)
• Research Institution: Shiga University of Medical Science
• Principal Investigator: 西村 正樹 滋賀医科大学, 分子神経科学研究センター, 助教授 (40322739)
• Keywords: アルツハイマー病 / プレセニリン / ニカストリン / γセクレターゼ / βアミロイド

Research Abstract

家族性アルツハイマー病の原因遺伝子産物プレセニリンは高分子量複合体を構成して機能するとされ、本症の原因ペプチドとされるβアミロイド(Aβ)生成に関わるγセクレターゼ活性発現に必須であることが判明している。γセクレターゼは膜貫通蛋白の膜内ドメインの切断に与るアスパラギン酸プロテアーゼと考えられ、Aβの前駆体蛋白APPの他、Notchを基質とすることが知られるが、その分子実体は同定されておらず、プレセニリンとの関連の詳細も依然不明である。これらを解明するため、本研究課題はプレセニリン複合体の構成蛋白同定とその機能解析を目的としている。
これまで、βカテニンとニカストリンがプレセニリン複合体の構成要素であること、さらにニカストリンはγセクレターゼ活性に必須であることなどを見出しているが、今回はニカストリンとNotch切断との関連を解析した。ニカストリンはNotchことに細胞外ドメインを欠くNotchΔEと結合していることが確認された。また、細胞外ドメインにあるDYIGS配列の部分欠損変異体とAAIGSへのミスセンス変異体はAPPに対するγセクレターゼ活性をそれぞれ抑制ないし亢進させたが、これはNotch切断に関しても同様の効果を示した。しかし、その程度はNotch切断に対しては軽度なものであった。さらに、過剰発現による細胞レベルでの評価ではAPPとNotchの両基質間に明らかな競合が認められなかった。
以上の結果は、ニカストリンがγセクレターゼの基質とされるAPPとNotchの両者に結合しその切断に機能的に関与していることを示すと同時に、APPとNotchの切断が同一の活性部位により触媒されているとすることには疑問を提起している。これらの知見をもとに、今後、プレセニリン複合体の機能解析と構成蛋白同定をさらに推し進め、γセクレターゼの実体を解明することによりAβ生成過程の詳細を明らかにしていく。

Research Products

• [Publications] Fusheng Chen: "Nicastrin binds to membrane-tethered Notch"Nature Cell Biology. 3・8. 751-754 (2001)
• [Publications] Richard Rozmahel: "Normal brain development in PS1 hypomorphic mice with markedly reduced γ-secretase cleavage of βAPP"Neurobiology of Aging. 23・2. 187-194 (2002)
• [Publications] 西村正樹: "アルツハイマー病プレセニリン-ニカストリン複合体とγセクレターゼ"医学のあゆみ. 198・5. 369-372 (2001)