Unveiling of the molecular pathogenesis of gelatinous drop-like dystrophy in a view of multimerization of claudin proteins

2022 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18K09446
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 川崎 諭 大阪大学, 大学院医学系研究科, 特任准教授(常勤) (60347458)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 辻川 元一 大阪大学, 大学院医学系研究科, 教授 (70419472)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 遺伝性角膜ジストロフィ / 膠様滴状角膜ジストロフィ / クローディン / タイトジャンクション

Outline of Annual Research Achievements

膠様滴状角膜ジストロフィ(GDLD)は、角膜上皮細胞におけるタイトジャンクション機能が低下することが知られているが、研究計画時点において、TACSTD2遺伝子の機能喪失性変異がタイトジャンクションの機能低下を導くメカニズムは明らかでなかった。角膜上皮細胞で発現するクローディンの主なものはクローディン1、4および7であったが、そのうちクローディン1および7については GDLD の角膜上皮細胞において著しい発現低下を来していた。クローディン1および7については分子進化上も類似しており、恐らく同じメカニズムによって発現低下を来すものと推測していた。
免疫染色を詳細に観察すると、GDLD の角膜上皮細胞においてクローディン1および7は完全に発現消失しているわけではなく、細胞膜においてやや粒子状の局在を示していた。クローディン1および7については数個程度のオリゴマーを形成することが知られており、TACSTD2遺伝子の機能喪失性変異によって適切なオリゴマー形成が生じないことが予想された。そこでBlue Native PAGEを用いて検討したところ、CLDN7タンパクはTACSTD2タンパクが存在しない状況では高分子域に泳動され、TACSTD2タンパクが存在しない状況では低分子域に泳動されることがわかった。また角膜上皮細胞の不死化細胞において、TACSTD2とともにそのパラログ遺伝子であるEpCAMをノックアウトするとタイトジャンクション機能が著しく低下することを見出した。以上のことから、TACSTD2遺伝子およびEpCAM遺伝子はクローディン1および7のオリゴマー形成に関わり、それらが発現しない状況下ではクローディン1および7が凝集体を形成することが明らかとなり、このことがGDLD の角膜上皮細胞においてタイトジャンクション機能が低下するメカニズムであると考えられた。