アミロイドβ蛋白前駆体の膜内γ切断はエネルギー依存的か

淀粉样蛋白 β 蛋白前体的膜内 γ 裂解是否依赖于能量？

基本信息

批准号：
14770499
负责人：
大河内正康
金额：
$ 2.5万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至 2003
项目状态：
已结题

项目摘要

アルツハイマー病(AD)老人斑の主要構成成分であるアミロイドβ蛋白(Aβ)はアミロイドβ蛋白前駆体(APP)から二段階の蛋白分解反応により切り出される。Aβにはアミノ末端が一致してカルボキシル末端が2アミノ酸残基異なるAβ40とAβ42の主に2種類の分子種が存在する。今回の研究は"γ切断が行われるためには、基質であるAPP CTFあるいはNotchΔEの膜通過部分にあるγ切断部位を一時的に親水条件にすることが必須なのではないか?もしそうならば、そのためにATPなどのエネルギーを使っているのではないか?"検討した。γセクレターゼによるγ切断を含む蛋白分解酵素によるペプチド結合の分解は、加水分解であるから、一般的に親水性条件下で起こる酵素を触媒とした反応であり、エネルギーは必要としない。その一方で、こうした一般的な蛋白分解酵素は膜内の疎水性条件下のペプチド結合を切断することができない。しかし、大腸菌の蛋白であるFtsHなど一部の蛋白分解酵素はATPaseドメインとproteaseの活性中心を合わせ持ち、標的膜蛋白全体を(膜貫通領域を含んで)分解する能力を持つことが近年明ちかになってきた。このような事実を考慮し、γ切断が同定されたときからの研究者の間で共通した疑問である、γ切断はどうして膜通過領域のほぼ中心というきわめて疎水性の高い部分で起こるのか、水分子はどのようにして膜内に供給されるのかという問題を解決する仮説をたてた。昨年、試験管内γセクレターゼ・アッセイ系を確立した。そして、この系をγセクレターゼが関与する切断であるAPPCTFとNotchΔEの両方について再現し最適条件を決定した上、この試験管内反応溶液に高エネルギー3燐酸結合を含んだエネルギー源を添加することで効率の飛躍的な向上が認められないか検討した。その結果、γ切断によるAPP-CTFγの生成にはATPは使われていないことが明らかになった。しかしながら、白血病治療薬のgleevecを用いた研究によりγ切断がエネルギー依存的である可能性が報告された。我々の実験は試験管内反応であり、その過程では如何なる処理をしてもATPの有無は切断に何ら影響を与えなかったことから、膜内蛋白分解の過程にはATPを必要とする前段階が存在する可能性が示唆される。

通过两步的蛋白水解反应从淀粉样蛋白β蛋白前体（APP）切除淀粉样β蛋白（Aβ），这是阿尔茨海默氏病（AD）的主要成分（AD）。 Aβ40和Aβ42的分子种类主要有两种，它们的氨基末端是相同的，并且在两个氨基酸残基中的羧基末端不同。在这项研究中，至关重要的是，为了进行γ裂解，必须将γ裂解位点临时放置在基板APP CTF或NotchΔE的膜传输部分中？如果是这样，也许像ATP这样的能量是用来这样做的？通过γ泌尿酶含有γ裂解的蛋白水解酶降解肽键是水解，通常是在亲水条件下发生的酶催化反应，不需要能量。另一方面，这些常见的蛋白水解酶在膜片内疏水条件下无法切割肽键。但是，近年来，越来越明显的是，某些蛋白酶（例如大肠杆菌中的蛋白质）具有ATPase结构域和蛋白酶的活性中心，并且具有降解整个靶膜蛋白（包括跨膜区域）的能力。考虑到这些事实，我们创建了一个假设，该假设解决了自发现γ裂解以来的研究人员之间的共同问题：为什么γ裂解发生在极端疏水的部分，几乎是跨膜区域的中心，以及水分子如何喂入膜中。去年，建立了体外γ泌尿酶测定系统。然后，对APPCTF和NotchδE复制该系统，这些系统是涉及γ-分泌酶的分裂，并确定了优化的条件，并添加含有高能三磷酸键的能源到体内磷酸盐键中，以检查是否在效率中观察了显着的提高。结果，揭示了ATP不用于通过γ裂解产生APP-CTFγ。但是，使用白血病药物Gleevec的研究报告说，伽马裂解可能取决于能量。我们的实验是一种体外反应，无论进行了哪种治疗，ATP的存在或不存在对裂解都没有影响，这表明可能存在阶段前需要ATP在膜内蛋白水解过程中。