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Structural analyses of PMP22 and MPZ to elucidate the molecular mechanism of Charcot-Marie-Tooth disease

PMP22 和 MPZ 的结构分析阐明腓骨肌萎缩症的分子机制

基本信息

批准号：
21K06515
负责人：
坂倉正義
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Yokohama City University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K06515/
关键词：
シャルコー・マリー・トゥース病 PMP22 MPZ ミエリン末梢神経

项目摘要

我々は先行研究で、シャルコー・マリー・トゥース病（CMT）の原因遺伝子産物であるミエリンタンパク質ゼロ（MPZ）の細胞外ドメイン（ECD）が、MPZの膜接着活性の発現に重要な８量体形成残基とは異なる残基を介してホモ相互作用（S相互作用）を形成することを見出している。本年度は、S相互作用領域上における３種類のCMT関連アミノ酸残基置換（W72C, D80N, V84F）がMPZ-ECDに及ぼす影響を解析した。W72C変異型ECD（W72C-ECD）について粒子サイズと膜接着活性の解析を行った結果、W72C-ECDが膜接着活性を有していないジスルフィド結合性の２量体を形成することが示された。さらに、W72C-ECDのCDスペクトルはβシート形成を示したが、NMR解析では、タンパク質の凝集を示唆するスペクトルパターンが観測された。W72C-MPZは、タンパク質凝集が起点となるGain-of-functionメカニズムでCMTを誘起する可能性が考えられる。D80N-ECDについては、８量体に加えて、２量体および単量体と推定される状態が検出された。８量体は膜接着活性を保持していたが、単量体と考えられる成分については、膜接着活性が観測されなかった。一方、D80N-ECDのNMR解析の結果、S相互作用部位上の残基について、野生型(WT)よりも大きい濃度依存的化学シフト変化が観測され、D80N-ECDがWTと比較してS相互作用を形成しやすいことが示唆された。S相互作用の亢進とCMT発症の関連性は、現時点では不明である。V84F-ECDは単量体として存在し、膜接着活性を有していなかった。V84F-ECDのNMR解析の結果、８量体形成に関与するH86においてWTとの化学シフト差が観測され、V84F変異がH86の構造変化を誘起することにより８量体形成を阻害し、MPZの膜接着能を失わせることが示唆された。

In this paper, we have studied the mechanism of CMT and found out that 8 important quantum-forming residues and 8 important interactions between different residues (S interactions) are involved in the development of MPZ and ECD. This year, three types of CMT-related acid residue substitutions (W72C, D80N, V84F) were analyzed in the domain of S and S interactions. W72C-ECD (W72C-ECD) particle adhesion activity analysis results, W72C-ECD film adhesion activity has been shown in the formation of two molecules In addition, W72C-ECD CD can be detected by NMR analysis. W72C-MPZ Gain-of-function aggregation is the origin of CMT. D80N-ECD is detected in 8 quantities, 2 quantities and 1 quantity. 8. The activity of membrane adhesion is maintained, and the activity of membrane adhesion is measured. The results of NMR analysis of D80N-ECD, residue analysis on S interaction site, wild type (WT), and concentration-dependent chemical transformation were determined. The formation of D80N-ECD and WT was compared. S interaction hyperactivity CMT development correlation, present point V84F-ECD has a high molecular weight and membrane adhesion activity. The results of NMR analysis of V84F-ECD, the chemical differences between WT and H86, the induction of structural changes of V84F and H86, the inhibition of mass formation, and the loss of film adhesion of MPZ are shown.