膜内配列切断機構の理解による新規アルツハイマー病創薬標的因子の探索

通过了解膜内序列的切割机制寻找新的阿尔茨海默病药物靶标因子

基本信息

批准号：
18023010
负责人：
富田泰輔
金额：
$ 5.57万
依托单位：
The University of Tokyo
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：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至 2007
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-18023010/
关键词：
アルツハイマーセクレターゼアミロイド膜内配列切断

项目摘要

アミロイド産生にかかわるγセクレターゼの活性阻害によるアルツハイマー病治療を考えた際、その構造活性相関および切断機構の分子レベルでの理解は必須である。しかしγセクレターゼはPresenilin(PS)、Nicastrin、Aph-1、Pen-2を主たる構成因子とする、複数の多回膜貫通型蛋白からなる高分子量膜蛋白複合体であり、通常の構造生物学的アプローチが困難である。PSには、TM6およびTM7に存在する二つのアスパラギン酸が活性中心として考えられているほか、基質結合部位が存在することが明らかとなっており、PSはγセクレターゼの活性中心サブユニットとして考えられている。PSの構造活性相関の理解は、γセクレターゼによる切断機構の理解および活性調節を決定しうる可能性があるとして注目を集めている。そこでSubstituted cysteine accessibility method(SCAM)をPSに適用し、TM6およびTM7に存在する二つのアスパラギン酸からなる活性中心が親水性領域に面していることを明らかとした。すなわち、膜内の蛋白分解はγセクレターゼ複合体内に存在する、脂質二重膜内のcatalytic poreにおいて起こっているとするモデルを提唱した(Sato, et. al. J Neurosci. 2006)。引き続いてSCAMを行い、TM7以降のC末端領域すべての残基について検討した。その結果、TM8が完全に疎水性領域に面しているのに対して、TM9もcatalytic poreに面し、PAL領域が活性中心の近傍に存在すること、さらに基質結合領域として機能している可能性が示された。これらの研究により、γセクレターゼ複合体は基質として膜貫通領域をTM1/2およびTM9近傍で認識した後、脂質二重膜である疎水性環境から親水性環境であるcatalytic poreへと運び、切断を行うというモデルが考えられ、その活性を制御するにあたり様々な作用点の存在が予測された。

当考虑通过抑制参与淀粉样蛋白产生的γ-分泌酶的活性来治疗阿尔茨海默病时，有必要在分子水平上了解其结构-活性关系和裂解机制。然而，γ-分泌酶是由多个多次跨膜蛋白组成的高分子量膜蛋白复合物，其主要成分是早老素（PS）、尼卡斯特林（Nicastrin）、Aph-1和Pen-2，难以接近。在PS中，TM6和TM7中存在的两个天冬氨酸被认为是活性中心，并且已揭示存在底物结合位点，并且PS被认为是γ-分泌酶的活性中心亚基。了解PS的结构-活性关系正引起人们的关注，因为它有可能确定γ-分泌酶的裂解机制及其活性调节的理解。因此，我们将取代半胱氨酸可及性方法（SCAM）应用于PS，发现TM6和TM7中存在的由两个天冬氨酸组成的活性中心面向亲水区域。换句话说，我们提出了一个模型，其中膜内蛋白水解发生在脂质双层膜内的催化孔中，这些孔存在于 γ-分泌酶复合物中（Sato 等人 J Neurosci. 2006）。随后，进行SCAM检查TM7后C端区域的所有残基。结果，TM8完全面向疏水区域，而TM9也面向催化孔，并且PAL区域存在于活性中心附近，并且其可能充当底物结合区域。这些研究表明，γ-分泌酶复合物将跨膜区域识别为TM1/2和TM9附近的底物，将它们从脂质双层膜的疏水环境转运到催化孔的亲水环境，并在2009年提出了裂解它们的模型。该活动是由哪个活动进行的，并且预测了控制其活动的各个作用点的存在。