小胞体カルシウムポンプの異常にともなうダリエー病発症機構の研究

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14370256
• Research Institution: Asahikawa Medical College
• Principal Investigator: 飯塚 一 旭川医科大学, 医学部, 教授 (90113513)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 中村 哲史 旭川医科大学, 医学部, 助手 (20292112) ; 高橋 英俊 旭川医科大学, 医学部, 講師 (00216748) ; 山本 明美 旭川医科大学, 医学部, 講師 (30241441)
• Keywords: ダリエー病 / 小胞体 / カルシウムポンプ / 角化

Research Abstract

ダリエー病は小胞体カルシウムポンプ遺伝子ATP2A2の変異により発症する角化異常症である。ATP2A2の転写産物であるSERCA2b(sarcoendoplasmic reticulum calcium-ATPase type 2b)はATPを加水分解し、カルシウムを細胞質から小胞体内腔へ輸送する。われわれは日本人ダリエー病患者の遺伝子解析により、われわれが新規に発見したI274V, L321F, M719Iの3つのミスセンス変異を導入したSERCA2b蛋白をそれぞれCOS-1細胞で発現させ、発現量、細胞内局在、および機能について解析した。その結果、これらの変異SERCA2bはほぼ正常に発現、局在化し、しかも高いカルシウム輸送活性を保持することが明らかとなった。さらなる解析の結果、これら3種の変異体は速度論的性質においてそれぞれ異なるタイプの異常を示し、I274Vでは正常なカルシウム親和性だが輸送活性は若干低下し、M719Iではいずれも若干低下していた。輸送活性の低下は、細胞質および小胞体内腔におけるカルシウム代謝に対する迅速な対応が不十分であることを意味し、細胞質カルシウムに対する親和性の低下は細胞質カルシウムレベルが異常な高値に設定されてしまうことを意味する。さらにL321F変異体はM719Iと同様に細胞質カルシウムに対する親和性が低下していることに加え、顕著な特異的異常、すなわち小胞体内腔カルシウムによるfeedback inhibitionに対する不感受性を有し、その結果、小胞体内腔カルシウムレベルの異常高値での設定をひきおこすことが明らかとなった。ダリエー病は従来、SERCA2b変異体の極度の発現低下や機能喪失によるhaploinsufficiencyにより発症するものと予想されてきたが、今回の結果は、ミスセンス変異によっては異なるタイプの速度論的性質の異常により、細胞内カルシウムホメオスタシスの変動が引き起されることを初めて示したものである。

Research Products

• [Publications] Daiho T, Yamasaki K, Iizuka H et al.: "Deletion of any single residues in Glu^<40>-Ser^<48> loop connecting a domain and the first transmembrane helix of sarcoplasmic reticulum Ca^<2+>-ATPase result in almost complete inhibition of conformational transition and hydrolysis of phosphoenzyme intermediate"Journal of Biological Chemistry. 278. 39197-39102 (2003)
• [Publications] Takahashi H, Ibe M, Ishida-Yamamoto A, Iizuka H et al.: "1,25-Dihydroxyvitamin D3 increases human cystatin A expression by inhibiting the Raf-1/MEK1/ERK signaling pathway of keratinocytes"Archives of Dermatological Research. 295. 80-87 (2003)
• [Publications] Ishida-Yamamoto A, Gabriele Richard, Takahashi H, Iizuka H: "In vivo studies of mutant K1 in Ichthyosis Hystrix Curth-Macklin"Journal of Investigative Dermatology. 120. 498-500 (2003)
• [Publications] Tsuji H, Okamoto K, Iizuka H et al.: "SLURP-2, a novel member of the human Ly-6 superfamily that is upregulated in psoriasis vulgaris"Genomics. 81. 26-33 (2003)
• [Publications] Wada T, Shirakata Y, Takahashi H, Iizuka H et al.: "A Japanese case of Darier's disease caused by mosaicism for the ATP2A2 mutation"British Journal of Dermatol. 149. 185-188 (2003)