胃・腸特異的カルパインの機能解析

• 研究課題/領域番号: 15380089
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 食品科学
• 研究機関: (財)東京都医学研究機構 (2004-2005); 東京大学 (2003)
• 研究代表者: 反町 洋之 (財)東京都医学研究機構, 東京都臨床医学総合研究所, 副参事研究員 (10211327)
• 研究期間 (年度): 2003 – 2005
• 研究課題ステータス: 完了 (2005年度)
• 配分額: 15,800千円 (直接経費: 15,800千円); 2005年度: 5,000千円 (直接経費: 5,000千円); 2004年度: 5,000千円 (直接経費: 5,000千円); 2003年度: 5,800千円 (直接経費: 5,800千円)
• キーワード: カルパイン / 酵素 / タンパク質 / プロテオリシス / 遺伝子改変マウス / 胃腸 / メンブレン・トラフィック / COPI / カルシウム / β-COP / DNAマイクロアレイ解析 / ノックインマウス / 胃潰瘍 / スプライスバリアント / 胃 / 腸 / ターンオーバー / モジュレータプロテアーゼ / 蛋白分解 / プロセシング

研究概要

カルパインは細胞質内に存在し、Ca^<2+>により活性を制御されるプロテアーゼである。細胞質内のタンパク質に直接作用し、その活性・構造を変換・制御するモジュレータ・プロテアーゼである。哺乳類細胞では14種類の遺伝子が存在し、約半数は、組織特異的に発現する。これらは、発現組織の機能との密接な関係が予想されるため、その生理機能に大きな興味が持たれている。我々が発見したnCL-2/-2'は、胃や腸に発現が限定されるのみならず、胃の上皮層ピット細胞に極めて限定的に局在し、細胞移動や粘液分泌に重大な機能を果たすことが強く示唆された。胃や腸は食品の消毒、免疫、消化という非常に重要な機能を果たす故に、胃酸や粘液の分泌など極めて特殊化した機能を有する。これらの事実を合わせると、この胃・腸特異的カルパインの生理機能の解明は胃・腸の機能の新しい理解にもつながると考えられる。そこで本研究は、遺伝子改変マウスを用いて、胃・腸特異的カルパインの生理機能を解析した。消化管特異的カルパインnCL-2/-2'は、未だにヒト疾患との関連性は見出されていない。しかしながら、骨格筋特異的カルパインp94の欠損が筋ジストロフ・f-を発症することを考えると、nCL-2の欠損が胃腸の機能を不完全なものとすることは必須と考えられる。そこで、まず疾患という生物現象と関連づけるために、遺伝子改変マウスを用いた詳細な解析を行なった。次に、その分子機構の解析を行い、胃腸の機能にどのように関わっているかを解析した。nCL-2/-2'のC105Sノックインマウスは、共同研究によりホモマウスの作出を完了した。このマウスは、平常状態においては、一見、全く正常のマウスと変わらない。そのため、様々なストレスをかけた結果、ストレス性の胃出血がやや高い傾向であることが判明した。よって、nCL-2は胃・腸の防御機能に密接に関与することが強く示唆された。

研究成果

• [雑誌論文] Stomach-specific calpain, nCL-2, localizes in mucus cells and proteolyzes the β-subunit of coatomer complex, β-COP. (2006)
  • 著者名/発表者名: Hata, S.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. (in press)(未定)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Possible functions of p94 in connectin-mediated signaling pathways in skeletal muscle cells. (2006)
  • 著者名/発表者名: Ojima, K.
  • 雑誌名: J. Muscle Res. Cell Motil. (in press)(未定)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Extracellular production of a heterodimeric protein, neoculin, with sweet-tasting and taste-modifying activities by Aspergillus oryzae. (2006)
  • 著者名/発表者名: Nakajima, K.
  • 雑誌名: Appl. Environ. Microbiol. (in press)(未定)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Crystal strcture of neoculin : insights into its sweetness and taste-modifying activity. (2006)
  • 著者名/発表者名: Shimizu-Ibuka, A.
  • 雑誌名: J. Mol. Biol. (in press)(未定)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Extracellular production of a heterodimeric protein, neoculin, with sweet-tasting and taste-modifying activities by Aspergillus oryzae. (2006)
  • 著者名/発表者名: Nakajima, K., Asakura, T., Maruyama, J., Morita, J., Oike, H., Shimizu-Ibuka, A., Misaka, Misaka, T., Sorimachi, H., Arai, S., Kitamoto, K., Abe, K.
  • 雑誌名: Appl.Environ.Microbiol. (in press)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Crystal structure of neoculin : insights into its sweetness and taste-modifying activity. (2006)
  • 著者名/発表者名: Shimizu-Ibuka, A., Morita, Y., Terada, T., Asakura, T., Nakajima, K., Iwata, S., Misaka, T., Sorimachi, H., Arai, S., Abe, K.
  • 雑誌名: J.Mol.Biol. (in press)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Stomach-specific calpain, nCL-2, localizes in mucus cells and proteolyzes the β-subunit of coatomer complex, β-COP. (2006)
  • 著者名/発表者名: Hata, S., Koyama, S., Kawahara, H., Doi, N., Maeda, T., Toyama-Sorimachi, N., Abe, K., Suzuki, K., Sorimachi, H.
  • 雑誌名: J Biol.Chem. (in press)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Possible functions of p94 in connectin-mediated signaling pathways in skeletal muscle cells. (2006)
  • 著者名/発表者名: Ojima, K., Ono, Y., Hata, S., Koyama, S., Doi, N., Sorimachi, H.
  • 雑誌名: J.Muscle Res.Cell Motil. (in press)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Stomach-specific calpain, nCL-2, localizes in mucus cells and proteolyzes the β-subunit of coatomer complex, β-COP. (2006)
  • 著者名/発表者名: Hata, S.
  • 雑誌名: J.Biol.Chem. in press(未定)
• [雑誌論文] Possible functions of p94 in connectin-mediated signaling pathways in skeletal muscle cells. (2006)
  • 著者名/発表者名: Ojima, K.
  • 雑誌名: J.Muscle Res.Cell Motil. in press(未定)
• [雑誌論文] Constitutive activation of the pH-responsive Rim101 pathway in yeast mutants defective in late setps of the MVB/ESCRT pathway. (2005)
  • 著者名/発表者名: Hayashi, M.
  • 雑誌名: Mol. Cell. Biol. 25 ページ: 9478-9490
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Inhibitory NK receptor Ly49O is expressed on subsets of dendritic cells in a cellular maturation- and cytokine stimulation-dependent manner. (2005)
  • 著者名/発表者名: Toyama-Sorimachi, N.
  • 雑誌名: J. Immun. 174 ページ: 4621-4629
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] 神経細胞死の分子機構とCa^<2+>依存性プロテアーゼカルパイン (2005)
  • 著者名/発表者名: 小野 弥子
  • 雑誌名: 医学のあゆみ 215・10 ページ: 811-817
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] 「筋弾性タンパク質の国際シンポジウム」報告記 (2005)
  • 著者名/発表者名: 尾嶋 孝一
  • 雑誌名: 生体の科学 56・2 ページ: 157-159
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Constitutive activation of the pH-responsive Rim 101 pathway in yeast mutants defective in late steps of the MVB/ESCRT pathway. (2005)
  • 著者名/発表者名: Hayashi, M., Fukuzawa, T., Sorimachi, H., Maeda, T.
  • 雑誌名: Mol.Cell.Biol. 174 ページ: 4621-4629
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Inhibitory NK receptor Ly49Q is expressed on subsets of dendritic cells in a cellular maturation- and cytokine stimulation-dependent manner. (2005)
  • 著者名/発表者名: Toyama-Sorimachi, N., Omatsu, Y., Onoda, A., Tsujimura, Y., Iyoda, T., Maki, A., Sorimachi, H., Dohi, T., Taki, S., Inaba, K., Karasuyama, H.
  • 雑誌名: J.Immun. 25 ページ: 9478-9490
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Constitutive activation of the pH-responsive Rim101 pathway in yeast mutants defective in late steps of the MVB/ESCRT pathway. (2005)
  • 著者名/発表者名: Hayashi, M.
  • 雑誌名: Mol.Cell.Biol. 25 ページ: 9478-9490
• [雑誌論文] Inhibitory NK receptor Ly49Q is expressed on subsets of dendritic cells in a cellular maturation-and cytokine stimulation-dependent manner. (2005)
  • 著者名/発表者名: Toyama-Sorimachi, N.
  • 雑誌名: J.Immun. 174 ページ: 4621-4629
• [雑誌論文] Inhibitory NK receptor Ly49Q is expressed on subsets of dendritic cells in a cellular maturation- and cytokine stimulation-dependent manner. (2005)
  • 著者名/発表者名: Toyama-Sorimachi, N., Omatsu, Y., Onoda, A., Tsujimura, Y., Iyoda, T., Maki, A., Sorimachi, H., Dohi, T., Taki, S., Inaba, K., Karasuyama, H.
  • 雑誌名: J.Immun. (in press)
• [雑誌論文] Degradation of fodrin by m-calpain in fibroblasts adhering to fibrillar collagen I gel. (2004)
  • 著者名/発表者名: Sato, K.
  • 雑誌名: J. Biochem. 136 ページ: 777-785
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Neoculin as a New Taste-modifying Protein Occurring in the Fruit of Curculigo latifolia. (2004)
  • 著者名/発表者名: Shirasuka, Y.
  • 雑誌名: Biosci. Biotechnol. Biochem. 68 ページ: 1403-1407
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Induction and myofibrillar targeting of CARP, and suppression of the Nkx2.5 pathway in the MDM mouse with impaired titin-based signaling. (2004)
  • 著者名/発表者名: Witt, C. C.
  • 雑誌名: J. Mol. Biol. 336 ページ: 145-154
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Possible regulation of the conventional calpain system by skeletal muscle-specific calpain, p94/calpain 3. (2004)
  • 著者名/発表者名: Ono, Y.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 279 ページ: 2761-2771
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Structure, activation, and biology of calpain. (2004)
  • 著者名/発表者名: Suzuki, K.
  • 雑誌名: Diabetes 53
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] カルパインの機能制御と筋ジストロフィー (2004)
  • 著者名/発表者名: 小野 弥子
  • 雑誌名: 実験医学 22・2 ページ: 198-204
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] 骨格筋特異的カルパインp94/カルパイン3と肢帯型筋ジストロフィー (2004)
  • 著者名/発表者名: 小野 弥子
  • 雑誌名: ゲノム医学 4・1 ページ: 27-34
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Calpain. (2004)
  • 著者名/発表者名: Sorimachi, H., Ono, Y.
  • 雑誌名: in "Encyclopedia of Biological Chemistry" (Elsevier, Oxford; eds., W.J.Lennarz, M.D.Lane) Vol.1 ページ: 300-306
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Degradation of fodrin by m-calpain in fibroblasts adhering to fibrillar collagen I gel. (2004)
  • 著者名/発表者名: Sato, K., Hattori, S., Irie, S., Sorimachi, H., Inomata, M., Kawashima, S.
  • 雑誌名: J.Biochem 136 ページ: 777-785
  • NAID: 10016204238
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Neoculin as a New Taste-modifying Protein Occurring in the Fruit of Curculigo latifolia. (2004)
  • 著者名/発表者名: Shirasuka, Y., Nakajima, K., Asakura, T., Yamashita, H., Yamamoto, A., Hata, S., Nagata, S., Abo, M., Sorimachi, H., Abe, K.
  • 雑誌名: Biosci.Biotechnol.Biochem. 68 ページ: 1403-1407
  • NAID: 10013287069
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Induction and myofibrillar targeting of CARP, and suppression of the Nkx2.5 pathway in the MDM mouse with impaired titin-based signaling. (2004)
  • 著者名/発表者名: Witt, C.C.*, Ono, Y.*, Puschmann, E., McNabb, M., Wu, Y., Gotthardt, M., Witt, S.H., Haak, M., Labeit, D., Gregorio, C.C., Sorimachi, H., Granzier, H., Labeit, S.(*equally contributed first authors)
  • 雑誌名: J.Mol.Biol. 336 ページ: 145-154
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Possible regulation of the conventional calpain system by skeletal muscle-specific calpain, p94/calpain 3. (2004)
  • 著者名/発表者名: Ono, Y., Kakinuma, K., Torii, F., Irie, A., Nakagawa, K., Labeit, S., Abe, K., Suzuki, K., Sorimachi, H.
  • 雑誌名: J.Biol.Chem. 279 ページ: 2761-2771
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Structure, activation, and biology of calpain. (2004)
  • 著者名/発表者名: Suzuki, K., Hata, S., Kawabata, Y., Sorimachi, H.
  • 雑誌名: Diabetes 53
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Calpain. (2004)
  • 著者名/発表者名: Sorimachi, H., Ono, Y.
  • 雑誌名: Encyclopedia of Biological Chemistry (eds., W.J.Lennarz and M.D.Lane)(Elsevier, Oxford) 1 ページ: 300-306
• [雑誌論文] Degradation of fodrin by m-calpain in fibroblasts adhering to fibrillar collagen I gel. (2004)
  • 著者名/発表者名: Sato, K., Hattori, S., Irie, S., Sorimachi, H., Inomata, M., Kawashima, S.
  • 雑誌名: J.Biochem. 136 ページ: 777-785
  • NAID: 10016204238
• [雑誌論文] Neoculin as a New Taste-modifying Protein Occurring in the Fruit of Curculigo latifolia. (2004)
  • 著者名/発表者名: Shirasuka, Y., Nakajima, K., Asakura, T., Yamashita, H., Yamamoto, A., Hata, S., Nagata, S., Abo, M., Sorimachi, H., Abe, K.
  • 雑誌名: Biosce.Biotechnol.Biochem. 68 ページ: 1403-1407
  • NAID: 10013287069
• [雑誌論文] Induction and myofibrillar targeting of CARP, and suppression of the Nkx2.5 pathway in the MDM mouse with impaired titin-based signaling. (2004)
  • 著者名/発表者名: Witt, C.C.^*, Ono, Y.^*, Puschmann, E., McNabb, M., Wu, Y., Gotthardt, M., Witt, S.H., Haak, M., Labeit, D., Gregorio, C.C., Sorimachi, H., Granzier, H., Labeit, S.
  • 雑誌名: J.Mol.Biol. 336 ページ: 145-154
• [雑誌論文] Newly identified exons encoding novel variants of p94/calpain3 are expressed ubiquitously and overlap the α-glucosidase C gene. (2003)
  • 著者名/発表者名: Kawabata, Y.
  • 雑誌名: FEBS Lett. 555 ページ: 623-630
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Heterogeneous nuclear ribonucleoprotein K interacts with and is proteolyzed by calpain in vivo. (2003)
  • 著者名/発表者名: Kimura, E.
  • 雑誌名: Biosci. Biotechnol. Biochem. 67 ページ: 1786-1796
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] カルパインと病態-構造活性相関からの考察- (2003)
  • 著者名/発表者名: 反町 洋之
  • 雑誌名: 薬理学会誌 122・1 ページ: 21-29
  • NAID: 130000085994
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Newly identified exons encoding novel variants of p94/calpain3 are expressed ubiquitously and overlap the α-ulucosidase C gene. (2003)
  • 著者名/発表者名: Kawabata, Y., Hata, S., Ono, Y., Ito, Y., Suzuki, K., Abe, K., Sorimachi, H.
  • 雑誌名: WEBS Lett. 555 ページ: 623-630
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Heterogeneous nuclear ribonucleoprotein K interacts with and is proteolyzed by calpain in vivo. (2003)
  • 著者名/発表者名: Kimura, E., Abe, K., Suzuki, K., Sorimachi, H.
  • 雑誌名: Biosci.Biotechnol.Biochem 67 ページ: 1786-1796
  • NAID: 110002694302
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [図書] Encyclopedia of Biological Chemistry, Vol.1, A-D (2004)
  • 著者名/発表者名: Sorimachi, H.
  • 総ページ数: 827
  • 出版者: Elsevier, Oxford (eds., W.J. Lennarz and M.D. Lane)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] 反町 洋之: "Induction and myofibrillar targeting of CARP, and suppression of the Nkx2.5 pathway in the MDM mouse with impaired titin-based signaling."J.Mol.Biol.. 336, No.1. 145-154 (2004)
• [文献書誌] 反町 洋之: "Possible regulation of the conventional calpain system by skeletal muscle-specific calpain, p94/calpain 3."J.Biol.Chem.. 279, No.4. 2761-2771 (2004)
• [文献書誌] 反町 洋之: "Structure, activation, and biology of calpain."Diabetes. 53, Suppl 1. S12-S18 (2004)
• [文献書誌] 反町 洋之: "Newly identified exons encoding novel variants of p94/calpain3 are expressed ubiquitously and overlap the α-glucosidase C gene."FEBS Lett.. 555, No.3. 623-630 (2003)
• [文献書誌] 反町 洋之: "Heterogeneous nuclear ribonucleoprotein K interacts with and is proteolyzed by calpain in vivo."Biosci.Biotechnol.Biochem.. 67, No.8. 1786-1796 (2003)