アポトーシス阻害タンパク(IAP)によるカスペース阻害の分子機構の解明

阐明凋亡蛋白抑制剂（IAP）抑制Caspase的分子机制

基本信息

批准号：
11157234
负责人：
高橋良輔
金额：
$ 0.77万
依托单位：
The Institute of Physical and Chemical Research
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (A)
财政年份：
1999
资助国家：
日本
起止时间：
1999 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

X染色体連鎖アポトーシス阻害タンパク(XIAP)はアポトーシスの実行において中心的な役割を果たす蛋白質分解酵素、カスペース-3,7,9の選択的な阻害因子である。XIAPはBIRという約70アミノ酸からなる特徴的なモチーフを3個(BIR1,2,3)繰り返し構造としてN末側に有するが、我々はそのうち、BIR2とよばれる領域がカスペース-3,-7を阻害するのに必要かつ十分であることを見いだした。カスペース-3、-7は配列上のホモロジーが高く、基質特異性も大変よく似ていることから、XIAPがこの二つの酵素を阻害する仕組みも同じと予想された。ところが本研究で行った酵素学的な解析によって、XIAPはカスペース-3に対しては競合的阻害剤として、またカスペース-7に対しては非競合的阻害剤として作用することが明らかになった。XIAPの構造機能解析によって、148番目のアスパラギン酸(D148)がカスペース-3の競合的阻害に、またBIR2モチーフがカスペース-7の非競合的阻害に必要であることが示された。またカスペース-7側ではN末領域の一部がBIR2モチーフと結合し、非競合的阻害が起こることがわかった。D148をアラニンに変異させたXIAP(XIAP-D148A)はカスペース-3は全く阻害しないが、カスペース-7を特異的に阻害することも判明した(論文投稿中)。この変異体を用いて、さまざまな生理的および病理的条件におけるカスペース-7の役割を調べることがはじめて可能になった。今後変異体を用いてカスペース7の生理的、病理的意義を解明したいと考えている。またこの研究をもとにカスペース7特異的なカスペース阻害剤の開発も視野に入れている。

X 连锁凋亡抑制剂 (XIAP) 是 caspase-3、7 和 9 的选择性抑制剂，caspase-3、7 和 9 是一种蛋白水解酶，在细胞凋亡的执行中发挥核心作用。 XIAP 具有一个称为 BIR 的特征基序，由约 70 个氨基酸组成，作为 N 端侧的三个重复结构（BIR1、2、3）被发现对于抑制是必要且充分的。由于caspase-3和-7具有高度的序列同源性和非常相似的底物特异性，因此预测XIAP抑制这两种酶的机制将是相同的。然而，本研究中进行的酶分析表明，XIAP 作为 caspase-3 的竞争性抑制剂，而作为 caspase-7 的非竞争性抑制剂。 XIAP 的结构功能分析表明，天冬氨酸 148 (D148) 是 caspase-3 的竞争性抑制所必需的，而 caspase-7 的非竞争性抑制则需要 BIR2 基序。此外，在 caspase-7 一侧，部分 N 末端区域被发现与 BIR2 基序结合，导致非竞争性抑制。还发现D148突变为丙氨酸的XIAP（XIAP-D148A）根本不抑制caspase-3，而是特异性抑制caspase-7（论文目前正在提交）。利用这种突变体，现在首次有可能研究 caspase-7 在各种生理和病理条件下的作用。未来，我们希望利用突变体来阐明caspase-7的生理和病理意义。基于这项研究，我们还正在考虑开发针对 caspase-7 的 caspase 抑制剂。