ニューロプシン特異的インヒビター(SPI3)によるニューロプシン制御機構の解明

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13680843
• Research Institution: Nara Institute of Science and Technology
• Principal Investigator: 加藤 啓子 奈良先端科学技術大学院大学, バイオサイエンス研究科, 助手 (90252684)
• Keywords: セリンプロテアーゼ / インヒビター / 神経可塑性 / 神経突起 / 分泌 / 期質特異性

Research Abstract

以前より海馬初代培養において、ニューロプシンが神経細胞に、SPI3が一部のマイクログリアに発現することがわかっていたが、本研究課題以前は、初代培養におけるニューロプシンの機能及び、分泌経路は不明であった。加えて、インヒビターによるニューロプシン制御機構を解明するためには、ニューロプシンの基質特異性に関わる構造の解明も必須であった。そこで本年度は、(1)海馬初代培養において、ニューロプシンの神経細胞内外の細胞内局在を明らかにし、ニューロプシン添加による神経細胞の形態変化を観察し、(2)ニューロプシンが、刺激応答性の分泌をおこなうかどうかを検証した。さらに、(3)ニューロプシンの基質結合部位周囲に位置するループ構造に変異を導入した15種類のミュータントを作製し、ニューロプシンの基質特異性と分泌への機能構造相関を検討した。
(1)ニューロプシンは、細胞体・神経突起内の分泌小胞に存在し、細胞外に分泌された後は、神経突起を含む細胞膜表面に局在することが明らかとなった。加えて、ニューロプシン添加は、神経突起の出現を増大させ、突起の束化を更新させたが、突起進展には影響を示さなかった。以上の結果は、Neurosci Lettに掲載された。
(2)刺激応答性の分泌経路を持つPC12細胞にニューロプシンcDNAを導入後、高カリウム刺激によりニューロプシンが分泌応答を示すかどうかを検討した。結果ニューロプシンは、ヒトgrowth hormoneと同様に刺激応答性分泌を示すことが明らかとなった。
(3)ニューロプシンはS1(Clan SA)ファミリーに属するセリンプロテアーゼで、基質結合部位周囲に8種のループ構造を持つ。このうち6種のループは、S-S結合により形成され、残りのループは、基質のC-末に位置するループCとN-結合型糖鎖を持つループDから構成されている。これらループ構造と、基質特異性及び分泌との機能構造相関に関する結果、(2)の結果と合わせて、J Biol Chem掲載される予定である。

Research Products

• [Publications] Oka T., Hakoshima, T., Itakura, M., Yamamori, S., Takahashi, M., Hashimoto, Y., Shiosaka S., Kato K.: "Role of loop structures of neuropsin(KLK8)in activity of serine protease and regulated secretion"J Biol Chem. (in press). (2002)
• [Publications] Oka, T., Akisada, M., Okabe, A., Sakurai, K., Shiosaka, S., Kato, K.: "Extracellular serine protease neuropsin(KLK8)modulates neurite outgrowth and fasciculation of mouse hippocampal neurons in culture"Neurosci. Lett. 321. 141-144 (2002)
• [Publications] Kato, K., et al.: "Serine proteinase inhibitor 3 and murinoglobulin I are potent inhibitors of neuropsin in adult mouse brain"J Biol Chem. 276. 14562-14571 (2001)
• [Publications] Kato, K., Masa, T., Tawara, Y., Kobayashi, K., Oka, T., Okabe, A., Shiosaka, S.: "Dendritic aberrations in the hippocampal granular layer and the amygdalohippocampal area following kindled-seizures"Brain Res. 901. 281-295 (2001)
• [Publications] Okabe, A., Tawara, Y., Masa, T., Oka, T., Machida, A., Tanaka, T., Matsuhashi, H., Shiosaka, S., Kato, K.: "Differential expression of mRNAs for sialyltransferase isoenzymes induced in the hippocampus of mouse following kindled-seizures"J Neurochem. 77. 1-14 (2001)
• [Publications] Hirata, A., Yoshisa, S., Inoue, N., Matsumoto, K., Ninomiya, A., Tanihuchi, M., Matsuyama, T., Kato, K.et al.: "Abnormalities of synapses and neurons in the hippocampus of neuropsin-deficient mice"Mol Cell Neurosci. 17. 600-610 (2001)