| 研究課題/領域番号 |
20K15990
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
小区分47030:薬系衛生および生物化学関連
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| 研究機関 | 富山大学 |
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研究代表者 |
川口 甲介 富山大学, 学術研究部薬学・和漢系, 助教 (80624866)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
中途終了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2022年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2021年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2020年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
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| キーワード | ABCタンパク質 / リソソーム / ビタミンB12 / メタノール資化性酵母 / プロテオリポソーム再構成 / プロテオリポソーム |
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| 研究開始時の研究の概要 |
ビタミンB12は必須の栄養素で、先天的なビタミンB12代謝異常は重篤な疾患の原因となる。ビタミンB12の細胞内代謝経路のうち、オルガネラ膜を越えて輸送される機構は未だ不明である。リソソーム内から細胞質への輸送障害の原因として、ATP-binding cassette (ABC)タンパク質ABCD4およびリソソーム膜タンパク質LMBD1の機能不全が報告されている。両タンパク質が関与するリソソームから細胞質へのビタミンB12輸送および輸送障害の生化学的機序について解析を行うとともに、ビタミンB12輸送障害を回復する化合物の探索を行い、有効な治療薬開発につながる分子基盤を確立する。
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| 研究実績の概要 |
ABCタンパク質ABCD4によるリソソームから細胞質へのビタミンB12輸送の分子機構、および遺伝子疾患で見られるビタミンB12輸送障害の機序について解析を行い、以下に示す結果を得た。
・ABCD4の基質認識部位を解析するために、ABCD4の膜貫通領域を同じファミリー分子であるABCD1と置換したキメラタンパク質を作製し、変異型ABCD4のビタミンB12輸送活性を測定した。その結果、６番目の膜貫通ヘリックスを置換した変異型ABCD4のビタミンB12輸送活性が著しく減少することを明らかにした。さらに変異体を作製し解析を行った。その結果、基質輸送ポア内の細胞質に近い場所に位置する329番目のアスパラギン酸、332番目のスレオニン残基の単独の変異によってビタミンB12輸送活性が著しく減少したことから、これらのアミノ酸残基がABCD4の基質認識に重要なことを明らかにした。また、ポア内部の正電荷の増大がビタミンB12輸送を阻害することも明らかにした。
・ビタミンB12代謝異常の原因となるABCD4遺伝子の変異は７通り報告されている。これらの変異型ABCD4を作製し、哺乳動物細胞におけるタンパク質発現および細胞内局在を解析した。その結果、N141K，Y319C，R432Qはリソソームに局在化するが酵素としての活性を失っていること、G443-S485delはリソソームに局在化が出来ないこと、D143-181del，E556Gfs，E583Lfsはタンパク質品質管理機構により分解されることにより、リソソームから細胞質へのビタミンB12輸送障害の原因となることが示唆された。
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