膜型プロテアーゼメルトリンβ(ADAM19)による神経-グリア間相互作用の制御

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神経組織形成において、グリア細胞は神経と接触して存在し、神経突起からの維持刺激がなければ死んでしまう。このような神経において合成され、グリアの分化と維持に必要なグリア増殖因子は、その多くが膜貫通型タンパク質として合成され、膜直上の位置で切断され、可溶性分子として細胞外に放出される。ADAMファミリーに属する膜型プロテアーゼメルトリンβは、上記膜型グリア増殖因子の切断活性を持ち、その遺伝子欠損マウス作成により心臓形成や神経の束化にかかわることがわかっている。メルトリンβのようなプロテアーゼによるectodomain sheddingの機構は、グリア増殖因子が細胞間シグナル分子として必要なときに必要な場所に効率よく供給されるための時間的空間的な制御を担う機構のひとつとして働いているではないかと推察される。そこで我々はそのような仮説を検証するため、膜型グリア増殖因子が細胞で切断される際、細胞内のどこで切断されるのかを検討し、この切断反応が、細胞表層ではなく細胞内で起こっていることを見出した。まず第一に、蛍光相関法という共焦点顕微鏡で得られる微小空間における分子の拡散速度を計測する手法を用いて、一分子レベルで、増殖因子が切断されるかどうかを見た。GFPでラベルした増殖因子が膜型から可溶型に変換されたときの拡散速度の変化を観察することによって、野生型のメルトリンβプロテアーゼの発現により、細胞内での増殖因子切断が活性化されることを示すことができた。変異型プロテアーゼの発現では、そのような切断が観察されないことから、その反応がメルトリンβのプロテアーゼに依存することがわかった。第二に、膜分画を比重によって分け、どのような分画でこの反応が起こっているかを生化学的に確かめることができた。このように、一分子レベルで、膜分子の切断を観察することができたことの意義は大きい。