胃腸疾患におけるカルパインの関与と機能性食品による治療・予防法の検討

• 研究課題/領域番号: 18380085
• 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
• 研究代表者: 反町 洋之 財団法人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): 2006 – 2007
• 研究課題ステータス: 完了 (2007年度)
• 配分額: 16,840千円 (直接経費: 15,100千円、間接経費: 1,740千円); 2007年度: 7,540千円 (直接経費: 5,800千円、間接経費: 1,740千円); 2006年度: 9,300千円 (直接経費: 9,300千円)
• キーワード: カルパイン / 胃腸 / 酵素 / 蛋白質 / プロテオリシス / カルシウム / メンブレン・トラフィック / COPI小胞 / 蛋白分解 / 胃潰瘍 / 食品 / 粘膜

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。細胞内タンパク質に直接作用し、これらの活性・構造を変換・制御するモジュレータ・プロテアーゼである。哺乳類では15種類の遺伝子が同定され、スーパーファミリーを形成する。その内のいくつかに関しては、ヒト疾患や遺伝子改変マウスの結果から、遺伝子の変異によって致死、あるいは疾患を呈することが判明している。また、他の生物でも同様で、ほぼ全ての生物の健康な状態に必須な酵素であることが明らかとなっている。ヒトでは、組織に特異的な発現の見られる組織特異的カルパインがいくつか報告されており、申請者らが発見したnCL-2/-2'やnCL-4は、胃や腸に発現が限定されるのみならず、興味深い構造をもつ選択的スプライス産物が同時に発現している。さらに最近、nCL-2/-2'が胃粘膜保護に重要な役割を持つ胃表層粘液(ピット)細胞に限局すること、膜タンパク質の逆輸送に関与するβ-COPと相互作用すること、を見出し、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。胃腸は食品の消毒、消化、免疫など、様々な点で極めて重要であり、また、食品成分による影響を著しく、かつ即時的に受ける器官である。そのため胃酸、粘液、消化酵素の分泌をはじめ、非常に特殊化した機能を有する。これらは、胃・腸特異的カルパインの生理機能と密接に結びついていると考えられる。事実、申請者らの作出した不活性型nCL-2を野生型の代わりに発現するノックインマウスは、胃出血の傾向にあることが判明した。本研究では、さらにこのノックインマウスとプロテオーム解析を含む生化学的解析により、胃・腸特異的カルパインの酵素学的性質とその生理的意義に関して解析し、機能性食品による治療・予防法について考察し、後述した論文や学会などでこれを発表した。

研究成果

• [雑誌論文] Muscle RING-Finger Protein MuRF1 as a Connector of Muscle Energy Metabolism and Protein Synthesis. (2008)
  • 著者名/発表者名: Koyama, S.
  • 雑誌名: J.Mol.Biol. 376 ページ: 1224-1236
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
  • 査読あり
• [雑誌論文] Muscle RING-Finger Protein MuRF1 as a Connector of Muscle Energy Metabolism and Protein Synthesis. (2008)
  • 著者名/発表者名: Koyama, S.*, Hata, S.*, Witt, C. C.*, Ono, Y., Lerche, S., Ojima, K., Chiba, T., Doi, N., Kitamura, F., Tanaka, K., Abe, K., Witt, S., Rybin, V., Gasch, A., Franz, T., Labeit, S., and Sorimachi, H. (*equally contributed first authors)
  • 雑誌名: J. Mol. Biol. 376, (peer-reviewed) ページ: 1224-1236
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Multiple molecular interactions implicate connectin/titin N2A region as a modulating scaffold for p94/calpain 3 activity in skeletal muscle. (2008)
  • 著者名/発表者名: Hayashi, C.
  • 雑誌名: J.Biol.Chem. 283(印刷中)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Stomach-specific calpain,nCL-2/calpain 8,is active without calpain regulatory subunit,and oligomerizes through C2-like domains. (2007)
  • 著者名/発表者名: Hata, S.
  • 雑誌名: J.Biol.Chem. 282 ページ: 27847-27856
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
  • 査読あり
• [雑誌論文] Stomach-specific calpain, nCL-2/calpain 8, is active without calpain regulatory subunit, and oligomerizes through C2-like domains. (2007)
  • 著者名/発表者名: Hata, S., Doi, N., Kitamura, F., and Sorimachi, H.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 282, (peer-reviewed) ページ: 27847-27856
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Suppression of calpain-dependent cleavage of the Cdk5 activator p35 to p25 by site-specific phosphorylation. (2007)
  • 著者名/発表者名: Kamei, H. et al.
  • 雑誌名: J.Biol.Chem. 282(in press)
• [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. 281 ページ: 11214-11224
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
  • 査読あり
• [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., and Sorimachi, H.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 281, (peer-reviewed) ページ: 11214-11224
  • 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. et al.
  • 雑誌名: J.Biol.Chem. 281 ページ: 11214-24
• [雑誌論文] Calpain system regulates the differentiation of adult primitive mesenchymal ST-13. (2006)
  • 著者名/発表者名: Yajima, Y. et al.
  • 雑誌名: Endocrinology 147 ページ: 4811-19
• [雑誌論文] N2A connectin/titin suppressed disassembly of p94/CAPN3 caused by autolysis of IS2 but not IS1 in a genetic reporter system. (2006)
  • 著者名/発表者名: Ono, Y.et al.
  • 雑誌名: J.Biol.Chem. 281 ページ: 18519-31
• [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 et al.
  • 雑誌名: J.Mol.Biol. 359 ページ: 148-158
• [雑誌論文] Nutrient-dependent multimerization of the mammalian target of rapamycin through the N-terminal HEAT repeat region. (2006)
  • 著者名/発表者名: Takahara, T. et al.
  • 雑誌名: J.Biol.Chem. 281 ページ: 28605-14
• [学会発表] Proteolytic regulation of creatine-kinase by muscle-specific RING-finger protein, MURF1. (2008)
  • 著者名/発表者名: Koyama, S., Hata, S., Witt, C. C., Ono, Y., Ojima, K., Chiba, T., Doi, N., Kitamura, F., Tanaka, K., Abe, K., Witt, S., Labeit, S., and Sorimachi, H.
  • 学会等名: Nogei-kagakukai
  • 発表場所: Nagoya, Japan
  • 年月日: 2008-03-28
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [学会発表] Enzymatic characterization of stomach-apecific calpain, nCL-2. (2007)
  • 著者名/発表者名: Hata, S., Kitamura, F., Doi, N., and Sorimachi, H.
  • 学会等名: BMB2007
  • 発表場所: Yokohama, Japan
  • 年月日: 2007-12-12
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [学会発表] 胃特異的カルパインnCL-2/calpain 8aの酵素学的性質の解析 (2007)
  • 著者名/発表者名: 秦 勝志
  • 学会等名: BMB2007
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2007-12-12
• [学会発表] RING蛋白質MURF1を介した筋細胞エネルギー恒常性維持機構の解析(Possible regulation of energy metabolism by MURF1) (2007)
  • 著者名/発表者名: 小山傑
  • 学会等名: 2007年度農芸化学会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2007-03-25
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [学会発表] Possible regulation of energy metabolism by MURF1. (2007)
  • 著者名/発表者名: Koyama, S., Hata, S., Witt, C. C., Ono, Y., Ojima, K., Chiba, T., Doi, N., Kitamura, F., Tanaka, K., Abe, K., Witt, S., Labeit, S., and Sorimach, H.
  • 学会等名: Nogei-kagakukai
  • 発表場所: Tokyo, Japan
  • 年月日: 2007-03-25
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [学会発表] Physiological functions of a stomach-specific calpain, nCL-2, in the mucus secreting cells. (2006)
  • 著者名/発表者名: ata, S., Koyama, S., Kawahara, H., Doi, N., Maeda, T., Toyama-Sorimachi, N., Abe, K., Suzuki, K., and Sorimachi, H.
  • 学会等名: 20th IUBMB International Congress of Biochemistry and Molecular Biology and 11th FAOBMB Congress.
  • 発表場所: Kyoto, Japan
  • 年月日: 2006-06-23
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より