筋特異的カルパインの構造と局在変化による多機能性の解明

通过结构和定位变化阐明肌肉特异性钙蛋白酶的多功能性

• 批准号: 22K06156
• 负责人: 小野 弥子
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Tokyo Metropolitan Institute of Medical Science
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2026-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K06156/
• 关键词: カルパイン; 骨格筋; サルコメア; 筋ジストロフィー; タンパク質分解; 機能制御

本研究課題では、骨格筋細胞特異的に発現するプロテアーゼ、カルパイン3（以下、CAPN3）が時空間的に正しく機能する過程において、局在や構造変化、相互作用タンパク質の役割を明らかにすることを目的としている。本年度は、CAPN3が存在すると報告されているサルコメア内の複数の領域において、新たなタンパク質相互作用と基質候補タンパク質について検討した。サルコメアの構造タンパク質であるタイチン（Ttn）上には、複数箇所のCAPN3結合部位があるとされる。そのうちの1つN2A領域に欠損を持つTtn遺伝子変異マウス（mdm）では、周辺に結合するタンパク質の発現量が増強される傾向があり、その中にはCAPN3の基質タンパク質となる分子も含まれる。以前にTtn結合タンパク質として同定していたフィラミンAについても同様の傾向が認められることから、相互作用の詳細と、CAPN3による分解を受けるかについて検討した。Ttnとの結合には分子C末端側のIgドメインが少なくとも2つ以上存在することが必要であった。この領域は他のフィラミン分子種とは相同性が低いため、フィラミンAに特異的な性質であると考えられる。一方、CAPN3による分解は、培養細胞での共発現によっては検出できなかった。また、CAPN3はTtnのC末端領域（M線領域）にも結合するとされるため、その付近に存在する複数のタンパク質について基質となるのかを検討した。その中で、ネブリン（NEB）についてはN末端領域が分解される可能性を見出した。だが、NEBはアクチン繊維の長さ調節に重要なタンパク質であるため、CAPN3がサルコメア構造に関係するのか、新しい疑問点がうまれた。

在本研究项目中，我们旨在阐明相互作用蛋白在钙蛋白酶3（以下简称CAPN3）（一种在骨骼肌细胞中特异性表达的蛋白酶）的时空正确功能中的定位、结构变化和作用。今年，我们研究了据报道存在 CAPN3 的肌节内多个区域中的新蛋白质相互作用和底物候选蛋白质。肌节的结构蛋白肌联蛋白 (Ttn) 上有多个 CAPN3 结合位点。在 Ttn 基因突变小鼠 (mdm) 中，其中一个区域（N2A 区域）有缺失，与外周结合的蛋白质的表达水平有增加的趋势，包括充当底物蛋白的分子CAPN3。由于之前被鉴定为 Ttn 结合蛋白的细丝蛋白 A 也观察到了类似的趋势，因此我们研究了相互作用的细节以及它是否被 CAPN3 降解。与 Ttn 的结合需要分子 C 末端至少存在两个 Ig 结构域。由于该区域与其他细丝蛋白分子种类的同源性较低，因此被认为是细丝蛋白 A 特有的特性。另一方面，通过培养细胞中的共表达无法检测到 CAPN3 的降解。此外，由于 CAPN3 据说与 Ttn 的 C 末端区域（M 线区域）结合，因此我们研究了附近存在的多种蛋白质是否可以作为底物。其中，我们发现星云蛋白（NEB）的N末端区域可能被降解。然而，由于NEB是调节肌动蛋白纤维长度的重要蛋白，因此CAPN3是否参与肌节结构产生了新的问题。

项目成果

Calpain Project

钙蛋白酶项目

Calpain for Modulatory Proteolysis Database

用于调节蛋白水解数据库的 Calpain