異常タンパク質蓄積による細胞死分子機構の解明とコンフォメーショナル病への応用

蛋白质异常积累引起细胞死亡的分子机制的阐明及其在构象疾病中的应用

基本信息

批准号：
17028011
负责人：
西頭英起
金额：
$ 3.07万
依托单位：
Tokyo Medical and Dental University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至 2006
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-17028011/
关键词：
ALS ASK1 小胞体ストレス神経細胞死アポトーシス細胞死 MAPキナーゼ

项目摘要

構造異常タンパク質の蓄積は多くの疾患発症原因の一つであり、このような疾患はコンフォメーショナル病と総称され注目されている。本研究では、細胞内異常タンパク質が細胞死を誘導する分子メカニズムを、筋萎縮性側索硬化症(ALS)モデル実験系を用いて解明することを試みた。細胞内異常タンパク質の蓄積がタンパク質分解経路の抑制、ならびに小胞体ストレスを誘導することを以前の研究により明らかにしていることから、異常タンパク質蓄積の一例として、家族性ALSの原因の一つである変異型SOD1タンパク質を用いてユビキチンプロテアソームと小胞体ストレスに対する影響を検討し、さらに変異型SOD1結合タンパク質のスクリーニングにより、その分子標的・メカニズムを解明した。すなわち、変異型SOD1を運動神経細胞に発現させることにより、小胞体ストレスが惹起されることを明らかにした。この変異型SOD1誘導性の小胞体ストレスは、小胞体から異常タンパク質が細胞質側へと排出される機構、すなわち小胞体関連分解(ER associated degradation : ERAD)の抑制が原因であった。そこで、変異型SOD1がERADを抑制する際の標的分子をスクリーニングするため、ERAD関連タンパク質との結合を検討したところ、小胞体膜タンパク質でERADに必須の分子と変異型SOD1が特異的に結合し、その機能を阻害していることが示された。さらに、変異型SOD1とこのERAD構成分子の結合を阻害するペプチドを見いだし、そのペプチド発現により変異型SOD1誘導性の小胞体ストレス誘導、ASK1(小胞体ストレス誘導性アポトーシスに必要な分子)経路の活性化、神経細胞死が抑制されることも明らかとなった。また個体レベルの結果として、ASK1ノックアウトマウスではALSの病態進行が有意に遅延されたことから、変異型SOD1によるERAD構成分子機能阻害がALSの病態進行に大きく関与していることが示唆された。

结构异常蛋白的积累是许多疾病发展的原因之一，这些疾病被共同称为构象疾病，并引起人们的注意。在这项研究中，我们试图阐明细胞内异常蛋白使用肌萎缩性侧面硬化症（ALS）模型实验系统诱导细胞死亡的分子机制。 Previous studies have revealed that accumulation of abnormal intracellular proteins inhibits proteolytic pathways and induces endoplasmic reticulum stress, and as an example of abnormal protein accumulation, we investigated the effects on ubiquitin proteasome and endoplasmic reticulum stress using mutant SOD1 protein, one of the causes of familial ALS, and furthermore screening for mutant SOD1 binding蛋白质阐明其分子靶向和机制。换句话说，揭示了运动神经元中突变体SOD1的表达会导致内质网应激。这种突变的SOD1诱导的内质网胁迫是由ER相关降解（ERAD）机制引起的，通过该机制，从内质网中排出异常的蛋白质中，该机制从内质网中排泄到细胞质侧。因此，为了筛选靶标分子，突变体SOD1抑制ERAD时，我们研究了与ERAD相关蛋白的结合，并表明突变体SOD1特异性与内质网膜膜中ERAD必不可少的分子结合，从而抑制其功能。 Furthermore, we found a peptide that inhibits the binding of mutant SOD1 to this ERAD constituent molecule, and it was also revealed that expression of the peptide inhibits mutant SOD1-induced ER stress induction, activation of the ASK1 (molecule required for endoplasmic reticulum stress-induced apoptosis) pathway, and neuronal cell death.此外，由于个体水平，ASS1基因敲除小鼠的ALS病理进展显着延迟，这表明突变体SOD1对ERAD组成分子的抑制很大程度上与ALS的病理进展有关。