アルツハイマー病発症に関与するアポリポプロテインEの分子細胞生物学的研究

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研究の目的:アポリポ蛋白E(アポE)が神経細胞内タウ蛋白のリン酸化を調節していることを証明するとともに、神経細胞内タウ蛋白が高度にリン酸化されたモデルマウスを作製し、痴呆症治療薬・予防薬の開発に資することを目的とした。方法:アポE遺伝子の欠損マウス(ApoE^<-/->)をリーリン遺伝子欠損マウス(Reelin^<-/->;リーラーマウス)と掛け合わせ、F2世代にApoE^<-/->-Reelin^<-/->型マウス、ApoE^<+/->Reelin^<-/->型マウス、ApoE^<+/+>Reelin^<-/->型マウスを同腹仔として得た。同様にDab-1欠損マウス(Dab-1^<-/->;ヨタリマウス)と掛け合わせ、ApoE^<-/-> Dab-1^<-/->型マウス、ApoE^<+/-> Dab-1^<-/->型マウス、ApoE^<+/+> Dab-1^<-/->型マウスを得た。3週令における脳内リン酸化タウ蛋白量を、種々の抗リン酸化タウ蛋白抗体(表1)を用いたウエスタンブロッティング法や免疫組織化学法により定量した。またタウ蛋白リン酸化酵素GSK-3βやCDK-5の酵素活性、蛋白量をin vitro kinase assayやウエスタンブロッティング法で定量した。結果:予備実験として、我々はアポE欠損マウス脳におけるタウ蛋白のリン酸化度を測定したが、免疫組織化学的手法を用いてもウエスタンブロッティング法を用いても有意なリン酸化の亢進は認めなかった。そこで、タウ蛋白の高度リン酸化が知られているリーリン遺伝子欠損マウスおよびDab-1遺伝子欠損マウス(ヨタリマウス)をアポE欠損マウスと掛け合わせることにより、リン酸化タウ蛋白レベルをかさ上げし、生体内においてアポEがタウ蛋白のリン酸化に及ぼす影響を調べることとした。その結果、リーリン遺伝子欠損マウスとの掛け合わせではアポE遺伝子量が減るほどタウ蛋白の特定部位(タウリン酸化酵素の一つであるGSK-3βの認識部位)のリン酸化度が増大した。またGSK-3β活性および酵素量が増大した。一方、Dab-1遺伝子欠損マウスとの掛け合わせではタウ蛋白のリン酸化度はアポE遺伝子量に依存しなかった。考案:我々は世界に先駆けて、アポEがアポE受容体、Dab-1およびGSK-3βの活性化の抑制を通じてタウ蛋白のリン酸化を抑制していることを、動物モデルを用いて証明した。すなわちアポEはタウ蛋白のリン酸化を抑制することによって、神経細胞を防御していると考えられた。我々が作製したアポE/リーリン両遺伝子欠損マウス(ApoE^<-/->Reelin^<-/->)は、これまで報告されたモデルマウスの中でも脳内タウ蛋白のリン酸化度が最も高いモデルと考えられ、神経細胞死、アルツハイマー病、脳の老化のモデルマウスとして有望と考える