ゲノムワイドCRISPRスクリーニングによる凝集タウのクリアランス制御因子の同定

凝集性タンパク質タウの蓄積は、アルツハイマー病において重要な病理学的所見である。タウはユビキチン・プロテアソームシステム (UPS) とリソソームの両方を介して分解されることが知られているが、そのクリアランスの詳細な分子メカニズムは不明のままであった。我々の以前の研究から、ESCRT-I複合体がプロテアソームを介してタウの分解を促進する可能性が示唆されていた。そこで本研究では、1) ESCRT-I複合体がプロテアソームと相互作用するメカニズムを明らかにし、2) ESCRT-I複合体とプロテアソームによるクリアランス経路の内在性基質を探ることを目的とした。1) ESCRT-I複合体とプロテアソームの両方に相互作用する因子がないか詳細に解析した結果、ESCRT結合因子 PTPN23 が ESCRT-I 複合体とプロテアソームを繋ぐことを明らかにした。具体的には、PTPN23 はPTPドメインを介し、プロテアソームサブユニットRpn1に結合することを新たに明らかにした。2) ESCRT-I-プロテアソーム系によって分解される他の生理基質を探索するために、プロテアソーム阻害剤bortezomib（BTZ）またはリソソーム阻害剤bafilymycinA1（BafA1）で処理した細胞およびTSG101とPTPN23をノックアウトした細胞を用いて、TMT標識による半定量質量分析を行った。その結果、脂質生合成関連の酵素、特にコレステロール生合成の酵素、及びいくつかのオートファジー受容体がESCRT-I欠損下で蓄積することを発見した。興味深いことに、これらのタンパク質はESCRT-I複合体依存的にプロテアソーム分解とリソソーム分解の両方に振り分けられていることがわかった。

凝集性タンパク質タウの蓄積は、アルツハイマー病において重要な病理学的所見である。タウはユビキチン・プロテアソームシステム (UPS) とリソソームの両方を介して分解されることが知られているが、そのクリアランスの詳細な分子メカニズムは不明のままであった。我々の以前の研究から、ESCRT-I複合体がプロテアソームを介してタウの分解を促進する可能性が示唆されていた。そこで本研究では、1) ESCRT-I複合体がプロテアソームと相互作用するメカニズムを明らかにし、2) ESCRT-I複合体とプロテアソームによるクリアランス経路の内在性基質を探ることを目的とした。1) ESCRT-I複合体とプロテアソームの両方に相互作用する因子がないか詳細に解析した結果、ESCRT結合因子 PTPN23 が ESCRT-I 複合体とプロテアソームを繋ぐことを明らかにした。具体的には、PTPN23 はPTPドメインを介し、プロテアソームサブユニットRpn1に結合することを新たに明らかにした。2) ESCRT-I-プロテアソーム系によって分解される他の生理基質を探索するために、プロテアソーム阻害剤bortezomib（BTZ）またはリソソーム阻害剤bafilymycinA1（BafA1）で処理した細胞およびTSG101とPTPN23をノックアウトした細胞を用いて、TMT標識による半定量質量分析を行った。その結果、脂質生合成関連の酵素、特にコレステロール生合成の酵素、及びいくつかのオートファジー受容体がESCRT-I欠損下で蓄積することを発見した。興味深いことに、これらのタンパク質はESCRT-I複合体依存的にプロテアソーム分解とリソソーム分解の両方に振り分けられていることがわかった。