小胞体の品質管理機構に関与する分子シャペロンの解析

近年、小胞体内の折りたたみ異常蛋白質は、分子シャペロンにより識別され、細胞質へ逆行輸送後、プロテアソーム分解されることが明らかになり、この機構は小胞体関連分解と呼ばれる。本研究で我々は、抗血栓薬(ワルファリン)下におけるγ-カルボキシル化不全プロテインCをモデル蛋白として、小胞体関連分解における分子シヤペロンの役割を解析した。まず、BiP、ERp72、PDIをそれぞれ高発現したCHO細胞におけるプロテインCの品質管理を調べたところ、全てのシヤペロン高発現細胞でビタミンK下でも分泌が抑制され、部分的な細胞内分解が見られた。また、ワルファリン下ではERp72高発現細胞では野生型より2倍早く分解されたが、BiPやPDI高発現細胞では分解が遅延した。ERp72高発現細胞で見られた分解促進はシステインプロテアーゼ活性によるものではなく、最終的にはプロテアソーム分解を受けた。また、ERp72高発現細胞ではプロテインCとカルネキシン・カルレティキュリンとの会合が抑制されていた。これらの結果は、従来機能不明であったERp72がカルネキシン・サイクルに抑制的に働き、小胞体関連分解を促進する機能を持つことを示唆した。さらに、プロテインCの分解シグナルをもつL鎖とGEPとを融合させたキメラ蛋白(LC-GFPと略)を用いて逆行輸送過程を解析したところ、プロテアソーム阻害割下ではLC-GFPは経時的に核内凝集体を形成した。この凝集体近傍にはプロテアソームが局在すること、また凝集体は核内でもND/PML bodyと呼ばれる特異的部位に蓄積することを明らかにした。この部位は各種神経変性病因蛋白質群の蓄積する部位であり、小胞体関連分解における異常蛋白質の除去機構と神経変性病の成因に共通項があると示唆された。

近年、小胞体内の折りたたみ異常蛋白質は、分子シャペロンにより識別され、細胞質へ逆行輸送後、プロテアソーム分解されることが明らかになり、この機構は小胞体関連分解と呼ばれる。本研究で我々は、抗血栓薬(ワルファリン)下におけるγ-カルボキシル化不全プロテインCをモデル蛋白として、小胞体関連分解における分子シヤペロンの役割を解析した。まず、BiP、ERp72、PDIをそれぞれ高発現したCHO細胞におけるプロテインCの品質管理を調べたところ、全てのシヤペロン高発現細胞でビタミンK下でも分泌が抑制され、部分的な細胞内分解が見られた。また、ワルファリン下ではERp72高発現細胞では野生型より2倍早く分解されたが、BiPやPDI高発現細胞では分解が遅延した。ERp72高発現細胞で見られた分解促進はシステインプロテアーゼ活性によるものではなく、最終的にはプロテアソーム分解を受けた。また、ERp72高発現細胞ではプロテインCとカルネキシン・カルレティキュリンとの会合が抑制されていた。これらの結果は、従来機能不明であったERp72がカルネキシン・サイクルに抑制的に働き、小胞体関連分解を促進する機能を持つことを示唆した。さらに、プロテインCの分解シグナルをもつL鎖とGEPとを融合させたキメラ蛋白(LC-GFPと略)を用いて逆行輸送過程を解析したところ、プロテアソーム阻害割下ではLC-GFPは経時的に核内凝集体を形成した。この凝集体近傍にはプロテアソームが局在すること、また凝集体は核内でもND/PML bodyと呼ばれる特異的部位に蓄積することを明らかにした。この部位は各種神経変性病因蛋白質群の蓄積する部位であり、小胞体関連分解における異常蛋白質の除去機構と神経変性病の成因に共通項があると示唆された。