M16メタロプロテアーゼによる脳タンパク質老化と認知症制御機構

• 研究領域: 脳タンパク質老化と認知症制御
• 研究課題/領域番号: 15H01557
• 研究種目: 新学術領域研究(研究領域提案型)
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 生物系
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 大野 美紀子 京都大学, 医学研究科, 助教 (10583198)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円); 2016年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円); 2015年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
• キーワード: 酵素活性 / アルツハイマー病 / アミロイド前駆タンパク質 / α切断 / AD (Alzheimer's disease) / APP / alpha-secretase / αセクレターゼ

研究実績の概要

アルツハイマー病(AD)の原因の一つとして、アミロイド前駆タンパク(APP)の切断に伴うAβの産生と凝集・沈着が知られる。創薬開発の観点から、Aβ産生抑制のためのβセクレターゼ阻害やγセクレターゼ阻害・修飾の研究が進んでいるが、同様にAβ産生抑制につながるαセクレターゼ活性増強効果については不明な点が多い。
我々は、HB-EGFの結合蛋白質として同定したM16ファミリーメタロプロテアーゼ;nardilysin (NRDc)が、細胞外ドメインシェディングの活性化因子であることを明らかにし、NRDcがAPPのα切断を増強することでAβ産生を減少させることを明らかにしてきた。NRDcとM16酵素ドメインにおいて高い相同性を持つinsulin degrading enzyme (IDE)は、Aβを分解することでAD抑制効果を持つが、我々の予備実験から、NRDcと同様のα切断増強活性を有することが示唆された。NRDcのα切断増強活性は酵素活性に依存しなかったことから、酵素活性欠失型IDE(IDE E>A)にもα切断増強活性があると考え、生体内におけるIDEのα切断活性増強効果を検討するために、IDE E>A過剰発現マウスを作製した。培養細胞にIDEとIDE E>Aを各々過剰発現させ、IDEの基質を用いて酵素活性を測定し、mutant型の酵素活性が確かに低下していること、APPのα切断を増強させることを確認した。さらに、前脳特異的IDE E>A過剰発現マウスとADモデルマウス(APP過剰発現マウス)との交配を行い、in vivoにおけるAβ沈着に対するIDEの酵素活性の意義について検討した。その結果、ADモデルマウスに対するIDE E>Aの過剰発現ではAβの沈着は減少しなかった。以上より、M16ファミリータンパクであるNRDcとIDEでAD抑制に関する機序が異なる可能性が示唆された。

現在までの達成度 (段落)

28年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

28年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Loss of Nardilysin, a mitochondrial co-chaperone for α-Ketoglutarate Dehydrogenase, promotes mTORC1 activation and neurodegeneration. (2017)
  • 著者名/発表者名: Yoon W.H., Sandoval H.,Nagarkar-Jaiswal S.,Jaiswal M.,Yamamoto S., Haelterman N.A., Putluri N., Putluri V., Sreekumar A., Tos T., Aksoy A., Donti T., Graham B.H., Ohno M., Nishi E., Hunter J., Muzny D.M.,Carmichael J.,Shen J.,Arboleda V.A.,Nelson S.F.,Wangler M.F.,Karaca E.,Lupski J.R.,Bellen H.
  • 雑誌名: Neuron 巻: 93 号: 1 ページ: 115-131
  • DOI: 10.1016/j.neuron.2016.11.038
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Nardilysin is required for maintaining pancreatic β-Cell Function. (2016)
  • 著者名/発表者名: Nishi K, Sato Y, Ohno M, Hiraoka Y, Saijo S, Sakamoto J, Chen P-M, Morita Y, Matsuda S, Iwasaki K, Sugizaki K, Harada N, Mukumoto Y, Kiyonari H, Furuyama K, Kawaguchi Y, Uemoto S, Kita T, Inagaki N, Kimura T and Nishi E
  • 雑誌名: Diabetes 巻: 65 号: 10 ページ: 3015-3027
  • DOI: 10.2337/db16-0178
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] アルツハイマー病におけるαセクレターゼの活性制御 (2016)
  • 著者名/発表者名: 大野美紀子、西英一郎
  • 雑誌名: 認知症学会誌Dementia Japan 巻: 30 ページ: 174-183
  • 査読あり
• [学会発表] アルツハイマー病におけるNardilysin(NRDC)とその関連分子の発現解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 大野 美紀子
  • 学会等名: 新学術領域研究（研究領域提案型）脳タンパク質老化と認知症制御 第5回班員会議
  • 発表場所: ウインクあいち（愛知県名古屋市）
• [学会発表] M16メタロプロテアーゼによる脳タンパク質老化と認知症制御機構 (2016)
  • 著者名/発表者名: 大野 美紀子
  • 学会等名: 新学術領域研究（研究領域提案型）脳タンパク質老化と認知症制御 第4回班員会議および第2回リトリート
  • 発表場所: サンルートプラザ東京（千葉県浦安市）
  • 年月日: 2016-06-03
• [学会発表] Nardilysin controls circulatory dynamics through regulating sympathetic innervation. (2015)
  • 著者名/発表者名: Ohno M, Nishi K, Hiraoka Y, Niizuma S, Saijo S, Sakamoto J, Chen P-M, Morita Y, Matsuda S, Kita T, Kimura T, Nishi E.
  • 学会等名: 第38回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 神戸国際展示場
  • 年月日: 2015-12-04
• [学会発表] Nardilysin prevents amyloid plaque formation by enhancing α-secretase activity in an Alzheimer's disease mouse model. (2015)
  • 著者名/発表者名: Ohno M, Hiraoka Y, Lichtenthaler SF, Nishi K, Saijo S, Sakamoto J, Chen P-M, Tomimoto H, Araki W, Takahashi R, Kita T, Kimura T, Nishi E
  • 学会等名: Brain Protein Aging and Dementia Control, 1st International Symposium
  • 発表場所: 名古屋大学
  • 年月日: 2015-10-09
  • 国際学会
• [学会発表] Nardilysin controls heart rate through the regulation of sinus node automaticity (2015)
  • 著者名/発表者名: Ohno M, Nishi K, Saijo S, Sakamoto J, Chen P-M, Morita Y, Makiyama T, Kita T, Matsuura H, Kimura T, Nishi E.
  • 学会等名: 第79回日本循環器学会学術集会
  • 発表場所: 大阪国際会議場
  • 年月日: 2015-04-25
• [図書] 認知症学会誌 Dementia Japan (2016)
  • 著者名/発表者名: 大野美紀子 西英一郎
  • 総ページ数: 5
  • 出版者: 笹氣出版印刷
• [備考] 京都大学循環器内科分子病態研究グループ
  • URL: http://kyoto-u-cardio.jp/kisokenkyu/sentan-bunshi/
• [備考] 京都大学大学院医学研究科循環器内科学講座 分子病態学研究グループ
  • URL: http://kyoto-u-cardio.jp/kisokenkyu/sentan-bunshi/