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

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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。