M16メタロプロテアーゼによる脳タンパク質老化と認知症制御機構

• Project Area: Prevention of brain protein aging and dementia
• Project/Area Number: 15H01557
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 大野 美紀子 京都大学, 医学研究科, 助教 (10583198)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2017-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2016)
• Budget Amount: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2016: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000); Fiscal Year 2015: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
• Keywords: 酵素活性 / アルツハイマー病 / アミロイド前駆タンパク質 / α切断 / AD (Alzheimer's disease) / APP / alpha-secretase / αセクレターゼ

Outline of Annual Research Achievements

アルツハイマー病(AD)の原因の一つとして、アミロイド前駆タンパク(APP)の切断に伴うAβの産生と凝集・沈着が知られる。創薬開発の観点から、Aβ産生抑制のためのβセクレターゼ阻害やγセクレターゼ阻害・修飾の研究が進んでいるが、同様にAβ産生抑制につながるαセクレターゼ活性増強効果については不明な点が多い。
我々は、HB-EGFの結合蛋白質として同定したM16ファミリーメタロプロテアーゼ;nardilysin (NRDc)が、細胞外ドメインシェディングの活性化因子であることを明らかにし、NRDcがAPPのα切断を増強することでAβ産生を減少させることを明らかにしてきた。NRDcとM16酵素ドメインにおいて高い相同性を持つinsulin degrading enzyme (IDE)は、Aβを分解することでAD抑制効果を持つが、我々の予備実験から、NRDcと同様のα切断増強活性を有することが示唆された。NRDcのα切断増強活性は酵素活性に依存しなかったことから、酵素活性欠失型IDE(IDE E>A)にもα切断増強活性があると考え、生体内におけるIDEのα切断活性増強効果を検討するために、IDE E>A過剰発現マウスを作製した。培養細胞にIDEとIDE E>Aを各々過剰発現させ、IDEの基質を用いて酵素活性を測定し、mutant型の酵素活性が確かに低下していること、APPのα切断を増強させることを確認した。さらに、前脳特異的IDE E>A過剰発現マウスとADモデルマウス(APP過剰発現マウス)との交配を行い、in vivoにおけるAβ沈着に対するIDEの酵素活性の意義について検討した。その結果、ADモデルマウスに対するIDE E>Aの過剰発現ではAβの沈着は減少しなかった。以上より、M16ファミリータンパクであるNRDcとIDEでAD抑制に関する機序が異なる可能性が示唆された。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Loss of Nardilysin, a mitochondrial co-chaperone for α-Ketoglutarate Dehydrogenase, promotes mTORC1 activation and neurodegeneration. (2017)
  • Author(s): Yoon W.H., Sandoval H.,Nagarkar-Jaiswal S.,Jaiswal M.,Yamamoto S., Haelterman N.A., Putluri N., Putluri V., Sreekumar A., Tos T., Aksoy A., Donti T., Graham B.H., Ohno M., Nishi E., Hunter J., Muzny D.M.,Carmichael J.,Shen J.,Arboleda V.A.,Nelson S.F.,Wangler M.F.,Karaca E.,Lupski J.R.,Bellen H.
  • Journal Title: Neuron Volume: 93 Issue: 1 Pages: 115-131
  • DOI: 10.1016/j.neuron.2016.11.038
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Nardilysin is required for maintaining pancreatic β-Cell Function. (2016)
  • Author(s): Nishi K, Sato Y, Ohno M, Hiraoka Y, Saijo S, Sakamoto J, Chen P-M, Morita Y, Matsuda S, Iwasaki K, Sugizaki K, Harada N, Mukumoto Y, Kiyonari H, Furuyama K, Kawaguchi Y, Uemoto S, Kita T, Inagaki N, Kimura T and Nishi E
  • Journal Title: Diabetes Volume: 65 Issue: 10 Pages: 3015-3027
  • DOI: 10.2337/db16-0178
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] アルツハイマー病におけるαセクレターゼの活性制御 (2016)
  • Author(s): 大野美紀子、西英一郎
  • Journal Title: 認知症学会誌Dementia Japan Volume: 30 Pages: 174-183
  • Peer Reviewed
• [Presentation] アルツハイマー病におけるNardilysin(NRDC)とその関連分子の発現解析 (2017)
  • Author(s): 大野 美紀子
  • Organizer: 新学術領域研究（研究領域提案型）脳タンパク質老化と認知症制御 第5回班員会議
  • Place of Presentation: ウインクあいち（愛知県名古屋市）
• [Presentation] M16メタロプロテアーゼによる脳タンパク質老化と認知症制御機構 (2016)
  • Author(s): 大野 美紀子
  • Organizer: 新学術領域研究（研究領域提案型）脳タンパク質老化と認知症制御 第4回班員会議および第2回リトリート
  • Place of Presentation: サンルートプラザ東京（千葉県浦安市）
  • Year and Date: 2016-06-03
• [Presentation] Nardilysin controls circulatory dynamics through regulating sympathetic innervation. (2015)
  • Author(s): Ohno M, Nishi K, Hiraoka Y, Niizuma S, Saijo S, Sakamoto J, Chen P-M, Morita Y, Matsuda S, Kita T, Kimura T, Nishi E.
  • Organizer: 第38回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 神戸国際展示場
  • Year and Date: 2015-12-04
• [Presentation] Nardilysin prevents amyloid plaque formation by enhancing α-secretase activity in an Alzheimer's disease mouse model. (2015)
  • Author(s): Ohno M, Hiraoka Y, Lichtenthaler SF, Nishi K, Saijo S, Sakamoto J, Chen P-M, Tomimoto H, Araki W, Takahashi R, Kita T, Kimura T, Nishi E
  • Organizer: Brain Protein Aging and Dementia Control, 1st International Symposium
  • Place of Presentation: 名古屋大学
  • Year and Date: 2015-10-09
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Nardilysin controls heart rate through the regulation of sinus node automaticity (2015)
  • Author(s): Ohno M, Nishi K, Saijo S, Sakamoto J, Chen P-M, Morita Y, Makiyama T, Kita T, Matsuura H, Kimura T, Nishi E.
  • Organizer: 第79回日本循環器学会学術集会
  • Place of Presentation: 大阪国際会議場
  • Year and Date: 2015-04-25
• [Book] 認知症学会誌 Dementia Japan (2016)
  • Author(s): 大野美紀子 西英一郎
  • Total Pages: 5
  • Publisher: 笹氣出版印刷
• [Remarks] 京都大学循環器内科分子病態研究グループ
  • URL: http://kyoto-u-cardio.jp/kisokenkyu/sentan-bunshi/
• [Remarks] 京都大学大学院医学研究科循環器内科学講座 分子病態学研究グループ
  • URL: http://kyoto-u-cardio.jp/kisokenkyu/sentan-bunshi/