新規BACE基質の網羅的な検索とその切断のアルツハイマー病態における意義

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14016003
• Research Institution: The Institute of Physical and Chemical Research
• Principal Investigator: 橋本 康弘 理化学研究所, 糖鎖機能研究チーム, チームリーダー (80164797)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 北爪 しのぶ 理化学研究所, 糖鎖機能研究チーム, フィロンティア研究員 (80301753) ; 豊田 英尚 千葉大学, 薬学研究院, 助手 (70217579)
• Keywords: アルツハイマー病 / βセクレターゼ / α2,6シアル酸伝移酵素 / アミノペプチダーゼ / 糖転移酵素

Research Abstract

我々は、アルツハイマー病ベーターセクレターゼ(BACE1)がゴルジ装置に存在するalpha2,6シアル酸転移酵素(2,6ST)を基質として切断することを見い出した(Proc Natl Acad Sci, USA 2001:98,13554-9)。本研究ではこの切断の詳細な機構を明らかにした。また、BACE1の新たな基質を検索し、複数の糖転移酵素がBACE1による切断を受けることを明らかにした。
(1)BACE1による2,6STの切断位置の確定
BACE1とalpha2,6シアル酸転移酵素を細胞内で共発現すると、2,6STが切断を受け細胞外に分泌されてくる。このとき2,6STのアミノ末端はGlu-41から始まっていたので、BACE1は2,6STのLys-40(P1)とGlu-41(P1')の間を切断すると考えた。しかし、この切断は、報告れているBACE1の切断特異性と一致していなかった。そこで、in vitroで切断位置を再検討したところ、Leu-37とGln-38の間で切断が起こることが見いだされた。細胞内では生じたGln-38断端が、アミノペプチダーゼによりトリミングを受けて3つのアミノ酸が除去されGlu-41が露出してから細胞外に分泌されることが示された。重要な点は、このアミノペプチダーゼはBACE1の切断の後にしか作用しないことである。即ち、2,6STの切断と分泌の速度を決定しているのはBACE1であることが確認された。
(2)BACE1の新しい基質の網羅的検索
2,6ST以外の糖転移酵素がBACE1の基質になるか否かを検討した。新たに2つの糖転移酵素がBACE1の切断を受けることが明らかとなった。すなわち、BACE1は特定の糖転移酵素を選択的に切断していることが示された。今後この切断のアルツハイマー病態における意義を検討する予定である。

Research Products

• [Publications] Kitazume S, Tachida Y, Oka R, Kotani N, Ogawa K, Suzuki M, Dohmae N, Takio K, Saido TC, Hashimoto Y: "Characterization of alpha2,6-sialylgtansferase cleavage by Alzheimer's beta-secretase (BACE1)"Journal of Biological Chemistry. (in press). (2003)
• [Publications] Kitazume S, Saido TC, Hashimoto Y: "Alzheimer's beta-secretase cleaves a gllycosyltransferase as a physiological substrate"Glycoconjugate Journal. (in press). (2003)
• [Publications] Takahashi H, Hirai Y, Migita M, Seino Y, Fukuda Y, Sakuraba H, Kase R, Kobayashi T, Hashimoto Y, Shimada T: "Long-term systemic therapy of Fabry Disease in a knockout mouse by adeno-assciated virus-mediated muscle-directed gene trasfer"Proceedings of the National Academy of Science, USA. 99. 13777-13782 (2002)
• [Publications] Yamaji T, Teranisi T, Alphey MS, Crocker PR, Hashimoto Y: "A small region of the natural killer cell receptor, Siglec-7, is responsible for the unique specificity for alpha2,8disialyl and branced alpha2,6sialylresidue"Journal of Biological Chemistry. 277. 6324-6332 (2002)
• [Publications] Nakamura K, Yamaji T, Crocker PR, Suzuki A, Hashimoto Y: "Lymph node macrophages, but not spleen macrophages, express high levels of unmasked Siglec-1"Glycobiology. 12. 209-216 (2002)
• [Publications] 北爪しのぶ, 西道隆臣, 橋本康弘: "アルツハイマー病βセクレターゼの新しい基質の発見:βセクレターゼによる糖転移酵素の切断と意義"生化学. 74. 1180-1183 (2002)
• [Publications] 北爪しのぶ, 西道隆臣, 橋本康弘: "アルツハイマー病にかかわるβセクレターゼと糖鎖"バイオサイエンスとインダストリー. 60. 685-686 (2002)
• [Publications] 北爪しのぶ, 西道隆臣, 橋本康弘: "BACE1と糖転移酵素"蛋白質 核酸 酵素 増刊号「糖鎖機能:第3の生命鎖」. (印刷中). (2003)
• [Publications] 山地俊之, 橋本康弘: "シアル酸認識分子とその機能"蛋白質 核酸 酵素 増刊号「糖鎖機能:第3の生命鎖」. (印刷中). (2003)
• [Publications] Yamaji T, Nakamura K, Amari S, Suzuki A, Hashimoto Y: ""Characterization of sugar-binding specificity of Siglec family proteins." in Methods in Enzymol, "Carbohydrate recognition in biological systems", eds by Lee Y. C. and Lee R."Academic Press(in press). (2003)
• [Publications] 北爪しのぶ, 西道隆臣, 橋本康弘: ""糖転移酵素とプロテアーゼ"in「ポストゲノム時代の糖鎖生物学がわかる」谷口直之編"羊土社. 5 (2002)