小胞体ストレス応答性ユビキチンリガーゼの分子機構解析と神経変性疾患治療への応用

内质网应激反应性泛素连接酶分子机制分析及其在神经退行性疾病治疗中的应用

基本信息

批准号：
13J09807
负责人：
齋藤僚
金额：
$ 0.7万
依托单位：
Chiba Institute of Science
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2013
资助国家：
日本
起止时间：
2013 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

小胞体関連分解(ERAD)機構は、小胞体におけるタンパク質の成熟過程に関与するタンパク質品質管理機構の1つである。ERAD機構の破綻は、小胞体ストレスと呼ばれる「小胞体内腔における異常構造を持ったタンパク質の蓄積」を引き起こし、関連する種々の神経変性疾患の発症に寄与することが報告されている。本研究課題においては、アルツハイマー病(AD)発症原因としてのERAD機構の破綻を仮定して研究を行い、AD患者死後大脳皮質を用いた小胞体ストレス応答関連遺伝子および関連タンパク質の発現解析を行った。Real-time PCR法により小胞体ストレス応答遺伝子の発現量を解析した結果、AD患者の大脳皮質は小胞体ストレス状態にあることが示唆された。また、APPの代謝分解に寄与し、ERAD関連因子であるユビキチンリガーゼHRD1がAD患者の大脳皮質において特異的かつ有意に減少していることが明らかとなった。一方、培養神経細胞を用いた解析では、過酸化水素や4-ヒドロキシノネナールなど、活性酸素種等に起因する酸化ストレスによってHRD1タンパク質が小胞体外に凝集し、不溶化することが明らかとなった。また、同ストレスによるHRD1タンパク質の損傷により、小胞体に局在する機能性HRD1タンパク質(NP-40可溶性HRD1タンパク質)の減少が生じる可能性が示唆された。上記知見より、酸化ストレスによるHRD1タンパク質の不溶化と機能性タンパク質の減少は、HRD1介在性のERAD機構を破綻させ、Aβの産生増加およびAβ誘導性の酸化ストレスを惹起する可能性が示唆された。また、上記ERAD機構の破綻とAβ産生増加の悪循環は、小胞体ストレスや神経変性を惹起させ、ADの病態形成を促進させる可能性が考えられた。

内质网相关降解（ERAD）机制是蛋白质质量控制机制之一，涉及内质网中蛋白质的成熟。据报道，ERAD机制的分解导致“内质网中具有异常结构的蛋白质的积累”，称为内质网应激，并有助于各种相关神经退行性疾病的发展。在本研究主题中，我们对以下假设进行了研究：ERAD机制是阿尔茨海默氏病（AD）发作的原因，并分析了AD患者死亡后使用脑皮质的脑质质应激反应和相关蛋白相关的基因的表达。使用实时PCR对内质网应激反应基因表达水平的分析表明，AD患者的大脑皮层处于内质网应激状态。还揭示了泛素连接酶HRD1是一种导致APP代谢降解的ERAD相关因素，在AD患者的大脑皮层中特别降低了APP的代谢降解。另一方面，使用培养的神经元进行分析表明，HRD1蛋白在内质网外聚集，并且由于由活性氧引起的氧化应激（例如过氧化氢和4-羟基烯烯）引起的氧化应激而无法脱毛。还提出，由于相同的应力造成的HRD1蛋白损伤可能导致功能性HRD1蛋白（NP-40可溶性HRD1蛋白）降低，位于内质网。以上发现表明，HRD1蛋白的不溶液化和由氧化应激引起的功能蛋白的减少可能会破坏HRD1介导的ERAD机制，从而导致Aβ和Aβ诱导的氧化应激的产生增加。此外，人们认为，上述脱离机制的破坏和增加Aβ产生的恶性循环可能导致内质网应激和神经变性，并且可以促进AD病理的形成。