神経細胞・シュワン細胞分化におけるカルパイン-カルパスタチンの役割

钙蛋白酶-钙蛋白酶抑制素在神经元/雪旺细胞分化中的作用

• 批准号: 05858116
• 负责人: 斎藤 祐見子
• 金额: $ 0.51万
• 依托单位: Tokyo Metropolitan Organization for Medical Research
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1993
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1993 至 1994
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-05858116/
• 关键词: 神経突起; シュワン細胞; 分化; カルパイン; カルパスタチン; プロテアーゼ

神経突起伸長に数種の細胞外プロテアーゼが関与することが知られている。細胞内に存在するカルパインはCa^<2+>で活性化されるという興味深い性質を有し、ラットPC12細胞の神経細胞分化に伴いその活性が低下することが報告されている。しかし、他の神経系細胞や、シュワン細胞へと分化する際の動態やその役割については報告がみられない。ヒト由来神経芽細胞腫GOTO細胞はブロモデオキシウリジン(BrDU)によりシュワン細胞へ分化する。また、無血清化学合成培地(N2)にジブチルサイクリックAMP(dbcAMP)を加えることによりGOTO細胞は細胞凝集し、その後神経突起伸長を開始する。そこでGOTO細胞のシュワン/神経という2方向性分化に伴うカルパインとその内在性インヒビターであるカルパスタチンの動態を、抗体と合成カルパインインヒビターを用いることにより検討した。シュワン分化ではカルパインの量的変動はみられないが、カルパスタチンに変動がみられた。すなわち、分化前には110Kのカルパスタチンが存在するが、BrDU添加後2日目には110Kの他に新たに110Kとほぼ同僚の120Kが出現する。細胞を免疫染色したところ、シュワン分化によるカルパスタチンの局在の変化はなく、ともに細胞質がdiffuseに染色された。一方、神経分化ではカルパスタチン量、mu-カルパイン量の変動はみられないが、神経突起伸長時に一致してm-カルパイン量の低下がみられた。さらに、合成カルパインインヒビターやカルパスタチンの阻害部分ぺプチド(27mer)はシュワン分化には顕著な影響を及ぼさなかったが、dbcAMPによる神経突起伸長の程度を増強した。以上の実験結果は、カルパインそれ自体の活性低下が神経の突起伸長に重要な働きをすることを示す。また、シュワン分化において新たなカルパスタチン分子が出現することは初めて発見されたことであり、今後のカルパスタチンの生理的役割を解明する契機となることと思われる。

已知几种类型的细胞外蛋白酶参与神经突的生长。细胞中存在的钙蛋白酶具有被Ca 2+ 激活的有趣特性，并且据报道其活性随着大鼠PC12细胞分化成神经元而降低。然而，目前还没有关于分化成其他神经系统细胞或雪旺细胞的动力学和作用的报道。人神经母细胞瘤 GOTO 细胞通过溴脱氧尿苷 (BrDU) 分化为雪旺细胞。此外，通过将二丁基环AMP（dbcAMP）添加到无血清化学成分确定的培养基（N2）中，GOTO细胞聚集，然后开始神经突生长。因此，我们利用抗体和合成的钙蛋白酶抑制剂研究了GOTO细胞雪旺/神经元双向分化过程中钙蛋白酶及其内源性抑制剂钙蛋白酶抑制剂的动态。在雪旺分化中，未观察到钙蛋白酶的量变化，但观察到钙蛋白酶抑制剂的变化。即，在分化之前存在110K的calpastatin，但是在添加BrDU后的第二天，除了110K之外还出现了与110K类似的120K。当对细胞进行免疫染色时，由于雪旺分化，钙蛋白酶抑制素的定位没有变化，并且在两种情况下细胞质都被广泛染色。另一方面，在神经元分化过程中，未观察到钙蛋白酶抑制素和μ-钙蛋白酶的量发生变化，但在神经突生长过程中观察到m-钙蛋白酶的量减少。此外，合成钙蛋白酶抑制剂和钙蛋白酶抑制剂的抑制性部分肽（27mer）对雪旺分化没有显着影响，但增强了 dbcAMP 诱导的神经突生长程度。上述实验结果表明钙蛋白酶本身活性的降低在神经元生长中起着重要作用。此外，这是首次在雪旺分化过程中发现新的钙蛋白酶抑制剂分子，这将为今后阐明钙蛋白酶抑制剂的生理作用提供机会。

项目成果

斎藤祐見子,西道隆臣,川島誠一: "プロテアーゼインヒビター・神経突起伸長・神経機能障害" Dementia. 7. 143-152 (1993)

Yumiko Saito、Takaomi Saimichi、Seiichi Kawashima：“蛋白酶抑制剂、神经突生长和神经功能障碍”痴呆症。