ジスルフィド消失TPO変異による先天性甲状腺機能低下とERストレス発生機序の究明

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先天性甲状腺機能低下症(CH)は頻度の高い先天性内分泌機能障害として知られているが、 適切な治療介入がなければ精神遅滞を合併し得る。甲状腺ペルオキシダーゼ(TPO)変異はCH をきたす代表的な遺伝型だが、そのメカニズムや脳の発達への影響は明らかにされていない。我々が報告したTPO変異(以下Cys655Phe)症例においても精神遅滞を認めた。TPO変異による機能低下の要因として、仮説ではジスルフィド結合の消失によるタンパクの不安定化、ユビキチン化の障害、分子シャペロンを含むERストレスを介する機序等が推測された。TPOのタンパク構造においてシステイン間で成り立つジスルフィド結合がTPOの機能と構造の維持に重要であると考えられるため、ジスルフィド結合消失によるERストレスや分子シャペロンがどの様に生じ、甲状腺機能低下の病態に関与するかが本研究課題の問いである。令和4年度はin silico立体構造解析によりTPOにおける12か所のジスルフィド結合を同定し、ジスルフィド結合を構成するシステインをセリンに置換したプラスミドをヒト胎児腎細胞株にトランスフェクションし機能解析と、タンパク質の立体構造の変化を確認した。TPO内の12か所のジスルフィド結合を構成する24か所のシステインをセリンに変換したTPO変異を作成し、各々のペルオキシダーゼ活性を測定し、野生型と比較しすべての変異型は活性低下を認めた。また既知のTPO変異であるCys655PheとCys825Argにおいて、プロテアソーム阻害薬付加後のタンパク発現量とペルオキシダーゼ活性を確認したところ、タンパク発現量は改善したが、ペルオキシダーゼ活性は十分に改善しなかった。上記結果より、TPOのジスルフィド結合消失による立体構造変化自体の変化と同時に、プロテアソームの分解がペルオキシダーゼ活性の低下関与する可能性が示された。