リソソーム酵素のプロセシング及び分解制御機構とその遺伝病の分子病態の解明

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1.保護蛋白質は、リソソーム内でβ-ガラクトシダーゼやシアリダーゼと高分子複合体を形成し、前者をプロテアーゼによる分解から保護し、後者を活性化すると考えられるが、その分子レベルでの制御機構は不明である。我々は、保護蛋白質とβ-ガラクトシダーゼの分子間相互作用を解析するため、バキュロウイルス発現系を用いてヒトβ-ガラクトシダーゼの前駆体と成熟体を作製した。また、神経芽細胞株を用いた発現系により保護蛋白質を作製した。これらを試料として、バイオセンサーでそれぞれの蛋白質の会合と解離を解析した。β-ガラクトシダーゼと保護蛋白質は、酸性pH条件下で、1:1〜2:1の分子比で会合した。さらに、β-ガラクトシダーゼの前駆体から成熟体への変換に伴い、保護蛋白質との親和性が3倍に増加することが明らかになった。2.YACライブラリーを用いてクローン化した保護蛋白質DNAの塩基配列を決定し、その遺伝子の構造を明らかにした。これを基に、保護蛋白質欠損症患者の遺伝子解析を行い、日本人での本疾患の重症型を起こす原因としてY395Cが多いことを示した。β-ガラクトシダーゼ前駆体、同酵素の成熟体、さらに同酵素と保護蛋白質の複合体に対する抗体を作製した。これらを用いて、保護蛋白質欠損症患者由来の細胞内でのβ-ガラクトシダーゼの分布を解析した。その結果、重症型患者の細胞では、同酵素の前駆体のみがゴルジ体周辺に認められるのに対して、軽症型患者の細胞では、僅かながら成熟体がリソソームに認められた。重症型では、保護蛋白質の欠損により、リソソームでβ-ガラクトシダーゼが分解されるのに対し、軽症例では、リソソーム内で一部機能を持つ保護蛋白質が、β-ガラクトシダーゼを保護すると考えられた。