低ホスファターゼ症の分子病態機序の解明

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14571759
• 研究機関: 新潟大学
• 研究代表者: 織田 公光 新潟大学, 大学院・医歯学総合研究科, 教授 (10122681)
• 研究分担者: 伊藤 将広 新潟大学, 大学院・医歯学総合研究科, 助手 (40313522) ; 天谷 吉弘 新潟大学, 大学院・医歯学総合研究科, 助教授 (50193032)
• 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 / 石灰化不全 / カルシウム / ポリユビキチン / プロテアソーム / 先天性骨代謝異常

研究概要

低ホスファターゼ患者で報告された2例の変異が組織非特異型アルカリホスファターゼ(TNSALP)に及ぼす影響を検討した。
TNSALP(D289V)の解析
TNSALPの遺伝子の点突然変異(917A>T)により289番目のアスパラギン酸がバリンで置換されたミスセンス変異は重症の低ホスファターゼ症患者(ホモ型)で報告されたが、アスパラギン酸のカルボキシル基はカルシウムの結合に関与することが推定されていることから、バリンへの置換はTNSALPがカルシウムと結合できない可能性があった。ウサギの網状赤血球ライゼートからなるin vitroの転写/翻訳系と一過性に酵素を発現するCOS-1細胞を用いて解析を行った。その結果、1.TNSALP(D289V)は活性を示さなかった。
2.TNSALP(D289V)は野生型とほぼ同じ効率で小胞体内へ透過できるが、小胞体内で正しい立体構造を形成できずに高分子量の凝集物を形成した。
3.野生型が細胞表面に局在するのに対して、変異酵素は小胞体にとどまった。
4.変異型酵素はポリユビキチン化を受けた後に、プロテアソームにより分解された。
以上から、カルシウムの結合はTNSALPの立体構造の獲得に重要であることが示唆され、患者の骨芽細胞では石灰化に必須なアルカリホスファターゼ活性が発現されないことが、本変異による重症低ホスファターゼ症発症の原因であると推定された(研究発表1)。

研究成果

• [文献書誌] Ishida Y., et al.: "Tissue-nonspecific alkaline phosphatase with an Asp289-Val mutation fails to reach the cell surface and undergoes proteasome-mediated"Journal of Biochemistry. 134・1. 65-70 (2003)
• [文献書誌] Amizuka, N. et al.: "Defective bone remodeling in osteoprotegerin deficient mice"Journal of Electron Microscopy. 52・6. 503-513 (2003)
• [文献書誌] Nakano Y., et al.: "Alkaline and acid phosphatases in bone cells serve as phosphohyrolases at physiological pH in vivo : histochemical evaluation"Connective Tissue Research. 44 suupl.. 219-222 (2003)
• [文献書誌] Hao H., et al.: "A histological evaluation on self-setting α-tricalcium phosphate applied in the rat bone cavity"Biomaterials. 25・3. 431-442 (2004)
• [文献書誌] Ito, M., et al.: "Jaw bone remodeling at the invasion front of gingival squamous cell carcinoma"Journal of Oral Pathology and Medicine. 32・1. 10-17 (2003)
• [文献書誌] Kawai, M., et al.: "Ectopic bone formation by human bone morphologenic protein-2 gene Transfer to skeletal muscle using transcutaneous electroporation"Human Gene Therapy. 14・16. 1547-1556 (2003)