リソソームカテプシンD欠損に基づくオートファジー促進機構の解析

• 研究課題/領域番号: 16790125
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 解剖学一般(含組織学・発生学)
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 柴田 昌宏 大阪大学, 医学系研究科, 助手 (10343253)
• 研究期間 (年度): 2004 – 2005
• 研究課題ステータス: 完了 (2005年度)
• 配分額: 3,600千円 (直接経費: 3,600千円); 2005年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円); 2004年度: 2,500千円 (直接経費: 2,500千円)
• キーワード: オートファジー / カテプシンD / カテプシンB / カテプシンL / カテプシン / LC3

研究概要

細胞内で古くなったオルガネラや構造タンパク質、あるいは不溶性のタンパク質などの「長寿命タンパク質」はリソソーム・オートファジー系によって非特異的に分解され、その分解産物は細胞によって再利用される。この過程ではタンパク質加水分解酵素であるカテプシンB、D、Lが主要な役割を果たす。オートファジーは、酵母からヒトまで真核生物に普遍的に保存された現象であり、細胞内の古くなった構造物を一部の細胞質と共に非特異的に取り囲むことでオートファゴソームを形成し、そこに小胞輸送された(あるいはリソソームと癒合することで)リソソーム酵素が加わり分解が進む現象である。多くの神経変性疾患では神経細胞に封入体が観察され、それが神経細胞の死に関与し、封入体を速やかに除去することが神経細胞の死の回避につながる可能性が指摘されている。封入体はユビキチン・プロテアソーム系の異常で形成されると考えられているが、最近オートファジーを抑制することによって封入体が蓄積することが明らかになった。
本年度は、カテプシンDノックアウトマウスとカテプシンB・Lダブルノックアウトマウスの中枢神経系での解析を行い、両マウスともリソソーム蓄積症のモデルマウスであることを示し、オートファジーがその病因に大きく関与していることを示した(Am J Pathol. 167(6):1713-28.)。すなわち、オートファジーを促進する因子として、カテプシンD欠損により分解されない物質がリソソームに残るが、それらの非分解産物がオートファジーを促進することが分かった。
カテプシンD欠損マウス脳よりリソソームを単離精製し、プロテオーム解析を行った。その中からいくつかの陽性スポットを見つけた。

研究成果

• [雑誌論文] Different apoptotic mechanisms are activated in male and female brains after neonatal hypoxia-ischaemia. (2006)
  • 著者名/発表者名: Zhu C, Xu F, Wang X, Shibata M, Uchiyama Y, Blomgren K, Hagberg H.
  • 雑誌名: J.Neurochem. 96(4) ページ: 1016-1027
• [雑誌論文] Bafilomycin A1 Inhibits Chloroquine-Induced Death of Cerebellar Granule Neurons. (2006)
  • 著者名/発表者名: Shacka JJ, Klocke BJ, Shibata M, Uchiyama Y, Datta G, Schmidt RE, Roth KA.
  • 雑誌名: Mol.Pharmacol. (In press)
• [雑誌論文] Participation of autophagy in storage of lysosomes in neurons from mouse models of neuronal ceroid-lipofuscinoses (Batten disease). (2005)
  • 著者名/発表者名: Koike M, Shibata M, Waguri S, Yoshimura K, Tanida I, Kominami E, Gotow T, Peters C, von Figura K, Mizushima N, Saftig P, Uchiyama Y.
  • 雑誌名: Am J Pathol.2005 Dec; 167(6): 1713-28. 167(6) ページ: 1713-1728
• [雑誌論文] The influence of age on apoptotic and other mechanisms of cell death after cerebral hypoxia-ischemia. (2005)
  • 著者名/発表者名: C.Zhu
  • 雑誌名: Cell Death Differ. 12(2) ページ: 162-176
• [雑誌論文] Early-phase redistribution of the cation-independent mannose 6-phosphate receptor by U18666A treatment in HeLa cells. (2004)
  • 著者名/発表者名: Y.Tomiyama
  • 雑誌名: Cell Tissue Res. 317(3) ページ: 253-264
• [雑誌論文] Insights into the phosphoregulation of beta-secretase sorting signal by the VHS domain of GGA1. (2004)
  • 著者名/発表者名: T.Shiba
  • 雑誌名: Traffic 5(6) ページ: 437-448
• [雑誌論文] Participation of autophagy in the degeneration process of rat hepatocytes after transplantation following prolonged cold preservation.
  • 著者名/発表者名: Z.Lu
  • 雑誌名: Arch.Histol.Cytol. (印刷中)