活性中心を分子内移動させた人工プレセニリン発現によりAPPγ切断部位は変化するか

人工早老素的表达以及活性中心的分子内移动是否会改变 APPγ 裂解位点？

基本信息

批准号：
14017060
负责人：
大河内正康
金额：
$ 2.75万
依托单位：
Osaka 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：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

Notch-1蛋白はタイプ1膜蛋白型・細胞表面レセプターであり、胎生期や成長後の細胞分化特に神経細胞の分化調節に必須のNotchシグナル伝達を担っている。古典的なシグナル伝達パラダイムとは異なり、Notchシグナル伝達はリガンド結合に起因したNotchレセプター分子の段階的な蛋白分解の結果、その細胞内部分が核移行し直接転写調節因子として働くことでシグナル伝達が達成される。即ち、リガンド結合によりNotchレセプターのSite-2での"細胞外シェディング"が誘導され、その結果生じる膜貫通フラグメントであるNEXT(Notch extracellular truncation)はSite-3で膜内蛋白分解を受ける。この切断はアルツハイマー病βAPPのγ-切断と似通っている。これらの蛋白分解は家族性アルツハイマー病の病原性蛋白であるプレセニリンの機能に依存することがわかっている。しかしながら、アミロイドβ蛋白(Amyloid β-peptide ; Aβ)とNICD(Notch intracellular cytoplasmic domain)を生じる切断部位の膜内トポロジーに違いがあるため、これらの切断は二つの異なる蛋白分解酵素によるものではないかと考えられていた。我々はNotch-1蛋白由来の新規ペプチド(Notch β-peptide ; Nβ)が細胞外に分泌されることを明らかにした。そして、Nβの放出を直接規定するNotch-1の新たな膜内蛋白分解部位として膜貫通部分のほぼ中央にSite-4分解部位を同定した。このSite-4はAβを生成する切断と似ている。すなわち、Notch-1の膜貫通部分を膜から分離させるためには従来報告されていたSite-3における蛋白分解だけではなく、少なくとも2つ以上の蛋白分解の結果生じることを明らかにし"dual intramembrabous cleavage"という概念を導入した。プレセニリンの病原性突然変異体はAβのカルボキシル末端を延長する。面白いことに、これらの変異型プレセニリンはSite-4切断の正確さに同様の影響を及ぼす。したがって、プレセニリン変異体は2つの全く異なる基質(Notch/βAPP)の同じような部位(S4/γ40)での切断の正確さに同じような影響(切断をよりカルボキシル末端側へずらす)を示すことが明らかになった。さらに、他のプレセニリン依存性蛋白分解の基質であるCD44でも膜内蛋白分解の結果Aβ/Nβのようなペプチドが"dual intramembrabous cleavage"の結果分泌されることを明らかにした。これらの類似点を考慮するとNotch/βAPP/CD44は共通のプレセニリン(g-セクレターゼ)を蛋白分解酵素とするメカニズムですくなくとも2回膜内で切断されていると考えられる。

Notch-1蛋白是一种1型膜蛋白类型和细胞表面受体，并且负责Notch信号，这对于胚胎和生长后的细胞分化至关重要，尤其是对神经元分化的调节。与经典信号范式不同，当细胞的细胞内部分是核传输并直接用作转录调节剂时，就可以实现Notch信号传导，从而导致由于配体结合而导致Notch受体分子的逐渐蛋白水解。也就是说，配体结合在Site-2处诱导Notch受体的“细胞外脱落”，以及所得的跨膜片段（Notch notch细胞外截断），在位点3进行膜内蛋白水解。这种裂解类似于阿尔茨海默氏病βApp的伽马裂解。这些蛋白水解已被发现取决于老年蛋白在家族性阿尔茨海默氏病中的致病蛋白的功能。但是，由于膜内拓扑的差异在产生淀粉样蛋白β-肽（Aβ）和NICD（缺口细胞内细胞质结构域）的裂解部位的差异，因此人们认为这些裂解可能是由两种不同的蛋白电酶引起的。我们已经揭示了一种源自Notch-1蛋白（Notchβ-肽；Nβ）的新型肽被细胞外分泌。然后，几乎在跨膜部分中间鉴定出一个位点-4降解位点，作为Notch-1的新膜内蛋白水解位点，该位点直接定义了Nβ的释放。该站点4类似于产生Aβ的裂解。换句话说，为了将Notch-1的跨膜部分与膜分开，很明显，不仅是Site-3中的蛋白水解，而且还引入了至少两个或多个蛋白水解的结果，以及“双重膜内裂解”的概念。 presenilin的致病突变体扩展了Aβ的羧基末端。有趣的是，这些突变的老年蛋白对位点4裂解的准确性具有相似的影响。因此，揭示了presenilin突变体对两个完全不同的底物（Notch/βApp）的相似位点（S4/γ40）在相似位点（S4/γ40）上裂解的准确性表现出相似的效果（分流裂解更大的裂解）。此外，揭示了CD44是依赖性蛋白依赖性蛋白水解的另一种底物，由于膜内蛋白水解而导致的膜内裂解，例如Aβ/Nβ等分泌的肽，例如Aβ/Nβ。考虑到这些相似之处，人们认为Notch/βApp/CD44在膜上两次裂解，如果不是通过将常见的presenilin（G-分泌酶）作为蛋白水解酶的机制。