癌特異的な分泌型シアル酸転移酵素を癌スクリーニングに用いるための基礎研究

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14030089
• Research Institution: The Institute of Physical and Chemical Research
• Principal Investigator: 北爪 しのぶ 理化学研究所, 糖鎖機能研究チーム, フロンティア研究員 (80301753)
• Keywords: シアル酸転移酵素 / St6Gal l / 分泌 / BACE1 / エキソペプチダーゼ / MALDI-TOFMS

Research Abstract

本年度は、膜に結合したシアル酸転移酵素はBACE1で切断された後、単純に細胞外に可溶型酵素として分泌されるわけではなく、実は細胞内輸送過程で巧妙なプロセシングを受けた末に分泌されることを見出した。まず第一に本研究者らはin vitroでST6Gal lをBACE1で切断する実験系を確立し、切断部位を調べることにした。ST6Gal lの切断部位を含む合成ペプチドを基質とし、BACE1-Fcを用いて酵素反応を行い、MALDl-TOFMSを用いて反応産物の解析を行った。その結果、in vitroの実験では、BACE1はST6Gal lをGln^<37>とLeu^<38>の間で切断することが明らかになった。この切断部位は、P1部位としてLeuを好むと報告されているBACE1の基質特異性と符合するものの、なぜ細胞外へ分泌された可溶型ST6Gal lがこの切断部位より3アミノ酸残基短いGlu^<41>から始まっているのかという新たな疑問が生じてきた。本研究者らは、ST6Gal lがBACE1によってGln^<37>とLeu^<38>の間で切断された後(以後、この反応産物をST6Gal l Q38型と呼ぶ)に分泌されるまでの過程において、何らかのプロテアーゼ活性がアミノ末端側のQAKという3アミノ酸残基を切断するのでないか、と推測し、このような酵素活性の検出を目指した。ST6Gal l Q38型を基質とし、培養細胞から調製したミクロソーム画分を酵素画分として酵素活性を検出することを試みた結果、ミクロソーム画分を界面活性剤で可溶化した時のみ酵素活性が見出されたことから、膜内腔側にプロテアーゼ活性が存在することが想像された。このようなプロテアーゼ活性は、ST6Gal lをBACE1が切断した後のQ38型にのみ作用し、ST6Gal lそのものを基質としないことから、エキソペプチダーゼに属すると考えられる。

Research Products

• [Publications] S.Kitazume, Y.Tachida, R.Oka, N.Kotani, K.Ogawa, T.C.Saido, Y.Hashimoto: "Characterization of α2,6-sialyltranserase cleavage by Alzheimer's β-secretase (BACE1)"J. Biol. Chem.. (in press). M206262200v1 (2003)
• [Publications] Kitazume S., Saido TC, Hashimoto Y: "Alzheimer's beta-secretase cleaves a glycosyltransferase as a physiological substrate"Glycoconjugate Journal. (in press). (2003)
• [Publications] 北爪しのぶ, 西道隆臣, 橋本康弘: "アルツハイマー病βセクレターゼの新しい基質の発見:βセクレターゼによる糖転移酵素の切断と意義"生化学. 74. 1180-1183 (2002)
• [Publications] 北爪しのぶ, 西道隆臣, 橋本康弘: "アルツハイマー病にかかわるβセクレターゼと糖鎖"バイオサイエンスとインダストリー. 60. 685-686 (2002)
• [Publications] 北爪しのぶ, 西道隆臣, 橋本康弘: "BACE1と糖転移酵素"蛋白質 核酸 酵素 増刊号「糖鎮機能 : 第3の生命鎖」. (印刷中). (2003)
• [Publications] 北爪しのぶ, 西道隆臣, 橋本康弘: "「ポストゲノム時代の糖鎖生物学がわかる」谷口直之編"羊土社. 15 (2003)