低ホスファターゼ症に関連した変異型アルカリホスファターゼの解析と石灰化について

1998 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09671890
• 研究機関: 新潟大学
• 研究代表者: 織田 公光 新潟大学, 歯学部, 教授 (10122681)
• 研究分担者: 五十嵐 敦子 新潟大学, 歯学部, 助手 (90168097) ; 高橋 徳也 新潟大学, 歯学部, 助教授 (50018420)
• キーワード: 低ホスファターゼ症 / アルカリホスファターゼ / グリコシルホスファチジルイノシトール / 先天的遺伝疾患 / 細胞内輸送 / 硬組織

研究概要

低ホスファターゼ症は骨や歯などの硬組織に特異的に症状が現れる先天的遺伝疾患で、組織非特異型アルカリホスファターゼ(TNSALP)遺伝子の突然変異に起因すると考えられている。これまでに20余りの突然変異例が報告されているが、その解析は遺伝子レベルの塩基配列の変化を記載するにとどまり、患者で観察されるアルカリホスファターゼ活性の低下がどの様にして起こるのか、その分子機構は不明のままであった。本研究では重症例の低ホファターゼ症で報告された変異型酵素2例を中心にその解析を行った。
1. 162番目のアラニンがスレオニンに置換した変異酵素(Ala162-Thr)を解析するために、COS1細胞に変異酵素を発現させ野生型酵素との比較検討を行った。その結果、変異型酵素では合成された酵素の一部だけが活性を有する酵素として細胞表面に発現されること、そして酵素の大部分は細胞内でジスルフィド結合による高分子量凝集物を形成していることが明らかになった。さらに、N型結合糖鎖の解析から変異酵素は小胞体またはpreGolgi領域に留まっていることが判明した。
2. 317番目のグリシンがアスパラギン酸に置換された変異酵素(Gly317Asp)の解析の結果、本変異酵素は合成後、全ての分子が高分子量凝集物を形成するために活性を有する分子が細胞表面に全く発現されないことが判った。また、いずれの変異酵素の場合も、グリコシルホシファチジルイノシトールによる修飾を野生型と同じように受けていることも確認された。
以上、変異型酵素はその大部分が高分子量凝集物を形成して細胞内に貯留したために、細胞表面に機能を有する酵素分子の大幅な減少をもたらした結果低ホスファターゼ症が発症したものと推定された。

研究成果

• [文献書誌] Goseki-Sone,M.Orimo,H.et al.: "Expression of the mutant(1735T-DEL)tissue-nonspecific alkaline phosphatase gene from hypophosphatasia patients." Journal of Bone and Mineral Research. 13. 1827-1834 (1998)
• [文献書誌] Fukushi,M.,Amizuka,N.et al.: "Intracellular retention and degradation of tissue-nonspecific alkaline phosphatase with a Gly317-Asp substitution associated with lethal hypophosphatasia" Biochem.Biophys.Research Communication. 246. 613-618 (1998)
• [文献書誌] Shibata,H.,Fukushi,M.et al.: "Defective intracellular transport of tissue-nonspecific alkaline phosphatase with an Ala162-Thr mutation associated with lethal hypophosphatasia" J.Biochemistry. 123. 968-977 (1998)
• [文献書誌] Amizuka,N.,Yamada,M.et al.: "Morphological examination of bone synthesis via direct administration of fibloblast growth factor into bone marrow." Microscopy Research and Technique. 41. 313-322 (1998)