個体老化にる蛋白質イソ体アスパラギン酸化の意義

• 研究課題/領域番号: 09835019
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 老化(加齢)
• 研究機関: (財)東京都老人総合研究所
• 研究代表者: 白澤 卓二 財団法人 東京都老人総合研究所, 分子遺伝学部門, 室長 (80226323)
• 研究期間 (年度): 1997 – 1998
• 研究課題ステータス: 完了 (1998年度)
• 配分額: 3,500千円 (直接経費: 3,500千円); 1998年度: 1,500千円 (直接経費: 1,500千円); 1997年度: 2,000千円 (直接経費: 2,000千円)
• キーワード: イソ体アスパラギン酸 / メチル転移酵素 / ノックアウトマウス / てんかん発作 / 神経変性 / 空間記憶学習 / 長期増強 / 蛋白質メチル化

研究概要

イソ体アスパラギン酸を有する蛋白質の細胞内蓄積がアルツハイマー病などの神経変性疾患の病態で、どのような役割を果たしているのかを明らかにする目的でイソ体アスパラギン酸を修復すると考えられている酵素、イソ体アスパラギン酸メチル転移酵素(Protein L-isoaspartylMethyltransferase;PIMT)を欠損したモデルマウス(PIMT欠損マウス)を標的遺伝子組換え法を用いて作成した。ホモマウスはメンデルの法則に従い生まれたが、生後4週から12週の間に100%死亡した。この死亡は、てんかん発作の出現頻度と相関し、抗けいれん剤であるデパケン投与により生存曲線が約4週間延長した。これらの結果より、イソ体アスパラギン酸化されたタンパク質がメチル化を受けないと、脳は正常に発生するものの、その機能を維持できずにマウスは最終的には生後12週までに死亡してしまうことを明らかとした。更に、PIMT欠損マウスの行動・学習異常を検討した。Morrisの水迷路試験の結果、PIMT欠損マウスは空間記憶学習能が低下していることを明らかとした。また、海馬スライスの電気生理学的実験から、CA3領域で特異的に長期増強(LTP)が誘発出来ないことを示した。生化学的所見と併せて、中枢神経の正常な神経活動の維持にイソ体アスパラギン酸化タンパク質のメチル化が必須であること、その酵素欠損が記憶・学習障害をもたらすことを明らかとした。

研究成果

• [文献書誌] Fukuda,H.et al.: "Synthesis,Aggregation,and Neurotoxicity of the Alzheimer's Abetal-42 Amyloid Peptide and Its Isoasparty Isomers." Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters. (in press). (1999)
• [文献書誌] Yamamoto,A.et al.: "Deficiency in protein L-isoaspartyl methyltransferase results in a fatal progressive epilepsy." J Neurosci. 18. 2063-2074 (1998)
• [文献書誌] Smith,C.D.et al.: "Crystallization and preliminary cryogenic X-ray diffraction analyses of protein L-isoaspartyl O-methyltransferase from human fetal brain" Proteins. 28. 457-460 (1997)
• [文献書誌] Yamamoto,A.et al.: "Abnormal gel-electrophoretic behavior of Presenilin I and its fragment." Biochem.Biophys.Res.Commun.226. 536-541 (1996)
• [文献書誌] Sahara,N.et al.: "Identification and characterization of presenilin I-467,Iー463 and I-374." Febs Lett. 381. 7-11 (1996)
• [文献書誌] Kondo,T.et al.: "Embryonic genes expressed in Alzheimer's disease brains." Neurosci Lett. 209. 157-160 (1996)
• [文献書誌] Tagawa,M.et al.: "Identification of a Receptor-type Protein Tyrosine Phosphatase Expressed in Postmitotic Maturing Neurons:Its Structure and Developmental Expression in Central Nervous System." Biochem.J.321. 865-871 (1997)
• [文献書誌] Smith,C.D.et al.: "Crystallization and preliminary cryogenic X-ray diffraction analyses of protein L-isoasparty1 O-methyltransferase from human fetal brain." Proteins. 28. 457-460 (1997)
• [文献書誌] Mukouyama,Y.et al.: "Protein Tyrosine Phosphatase Epsilon(PTPe);Possible Involvement in Neural Function." Mol.Brain Res.50. 230-236 (1997)
• [文献書誌] Shimizu,E.et al.: "Glutamate dehydrogenase mRNA is immediately induced after phencyclidine treatment in the rat brain." Schizophrenia Res.25. 251-258 (1997)
• [文献書誌] Yamamoto,A.et al.: "Deficiency in Protein L-isoasparty Methyltransferase Results in a Fatal Progressive Epilepsy." J.Neurosci.18. 2063-2074 (1997)