リソソーム蛋白蓄積症-神経変性のメカニズムの解明を目指して-

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12470040
• 研究機関: 順天堂大学
• 研究代表者: 木南 英紀 順天堂大学, 医学部, 教授 (10035496)
• 研究分担者: 谷田 以誠 順天堂大学, 医学部, 助手 (30296868) ; 江崎 淳二 順天堂大学, 医学部, 助手 (60232948)
• キーワード: 神経変性疾患 / リソソーム / 神経性セロイド様リポフスチン蓄積症 / ATP合成酵素 / サブユニットc蓄積 / TPP-I / カテプシンD / ノックアウトマウス

研究概要

神経変性疾患の中で、てんかんと盲目を伴う一連の遺伝性の疾患群に神経性セロイド様リポフスチン蓄積症(NCL)がある。本研究では、蓄積リポフスチンの本体であるミトコンドリアATP合成酵素のサブユニットcという疎水性蛋白質のリソソーム内分解のメカニズムと蓄積物による、あるいは責任遺伝子産物の欠損による神経細胞特異的リソソーム機能不全のメカニズムの解明を目指している。
遅幼児性NCLでは、TPP-Iの欠損がサブユニットcのリソソーム内蓄積をもたらすことを細胞レベル並びにin vitro実験で実証し、サブユニットcのN末端ペプチドの除去がリソソーム内蛋白分解のイニシエーションであることが明らかにした。また、TPP-Iをラット脾臓より精製し、基質特異性を含め、詳細な酵素学的検討を行った。次に、カテプシンDのノックアウトマウスはNCL様の症状を呈し、脳内のリソソームにサブユニットcの蓄積がみられることを明らかにした。そこで、TPP-IとカテプシンDによるサブユニットcのリソソーム内蛋白分解のプロセスを検討した。実験結果は、サブユニットcのN末端ペプチドの切断が初発反応で、次にカテプシンDが働き、分解を進めることを示した。TPP-Iはバルク蛋白質の分解には必要ないのに対して、カテプシンDは、バルク蛋白質の分解にも必要なため、カテプシンDのノックアウトマウス脳では、サブユニットcだけでなく、リソソームに取り込まれた多数の蛋白質を含んだオートリソソームが多数形成されるという特徴を呈する。

研究成果

• [文献書誌] Ezaki J, et al: "Characterization of endopeptidase activity of tripeptidyl peptidase-I/CLN2 protein which is deficient in classical-"Biochem.Biophys.Res.Commun.. 268. 904-908 (2000)
• [文献書誌] Ezaki,J., et al: "Tripeptidyl peptidase I, the late infantile neuronal ceroid lipofuscinosis gene product, initiates the lysosomal degradation-"J.Biochem.. 128. 509-516 (2000)
• [文献書誌] Koike,M., et al: "Cathepsin D Deficiency Induces Lysosomal Storage with Ceroid Lipofuscin in Mouse CNS Neurons"J.Neurosci.. 15. 6898-6906 (2000)
• [文献書誌] Suopanki,J.et al: "Developmental changes in the expression of NCL-linked proteins"Mol.Genet.Metab.. 71. 190-194 (2000)
• [文献書誌] Ichimura,Y., et al: "A ubiquitin-like system mediates protein lipidation"Nature. 408. 488-492 (2000)
• [文献書誌] Tanida,I., et al: "The Human homologue of Saccharomyces cerevisiae Apg7p is a protein-activating enzyme for multiple substrates, human-"J.Biol.Chem.. 276. 1701-1706 (2001)
• [文献書誌] 木南英紀 など: "神経難病の分子機構"シュプリンガー・フェアラーク東京. 194 (2000)