発表者
廣瀬冴美(名古屋大学大学院生命農学研究科　応用生命科学専攻　大学院生;当時)
日沖裕介(名古屋大学大学院生命農学研究科　応用生命科学専攻　大学院生;当時)
宮下宙士(名古屋大学大学院生命農学研究科　応用生命科学専攻　大学院生;当時)
平出直哉(名古屋大学大学院生命農学研究科　応用生命科学専攻　大学院生)
吉武　淳(名古屋大学未来社会創造機構　特任助教)
柴田貴広(名古屋大学大学院生命農学研究科　応用生命科学専攻　准教授)
菊地良介(名古屋大学医学部附属病院　医療技術部　臨床検査部門　臨床検査技師)
松下　正(名古屋大学医学部附属病院　検査部　部長・教授)
近澤未歩(東京大学大学院農学生命科学研究科　応用生命化学専攻　特任助教)
板倉正典(東京大学大学院農学生命科学研究科　応用生命化学専攻　特任助教)
張　迷敏(東京大学大学院農学生命科学研究科　応用生命化学専攻　特任研究員)
永田宏次(東京大学大学院農学生命科学研究科　応用生命化学専攻　准教授)
内田浩二(東京大学大学院農学生命科学研究科　応用生命化学専攻　教授、AEMD-CREST研究者　兼任)

発表のポイント

  • アポリポタンパク質E(アポE)がDNA様構造特性を示す翻訳後修飾タンパク質(ピロール化タンパク質)の可溶性受容体であることを見出した。
  • アポEがピロール化タンパク質に対して強く結合し、その生体内蓄積を制御する機能を持つことを初めて見出した。
  • ピロール化タンパク質の生体内制御機構の存在が明らかになったことから、疾患の原因因子としてのタンパク質ピロール化の病態生理学的意義が注目される。

発表概要

　発表者らは、これまでにγ-ケトアルデヒド化合物との反応により、タンパク質がSYBR Greenなどの核酸染色試薬に対して陽性になること、さらにそれがタンパク質リジン残基のピロール化によるものであることを世界に先駆けて報告してきた。この発見以降、生体内におけるピロールリジンの生成や自己免疫疾患における抗ピロール化タンパク質抗体の産生亢進を明らかにしてきた。本研究では、ピロール化タンパク質と特異的に相互作用するヒト血清因子としてアポEを同定し、可溶性受容体としてのアポEによるピロール構造認識機構の詳細を明らかにした。また、アポE欠損マウスや高脂血症患者の血清においてピロールリジン量が高値を示したことから、ピロール化タンパク質に対する制御因子としてのアポEの生理的役割が示唆される。これらの成果は、DNA様構造特性を持つピロール化タンパク質と疾患との関連性を示唆する初めての報告である。

発表内容


図1　タンパク質リジン残基のピロール化


図2　アポEを介したピロール化タンパク質の細胞内取り込み機構

　これまでに発表者らは、脂肪酸過酸化に起因したa,b-不飽和アルデヒドなどの親電子性物質との反応により生成した修飾タンパク質が、自己免疫疾患である全身性エリテマトーデスに特徴的な抗DNA抗体により認識されることを報告してきた。こうした事実から、修飾タンパク質とDNAとの間における構造的類似性を仮説として研究を進め、修飾タンパク質がSYBR Greenなどの核酸染色試薬により強く認識されることを明らかにし、さらに核酸染色試薬陽性に関与する修飾反応として“タンパク質リジン残基のピロール化反応”(図1)を発見した。また、生体内におけるピロールリジンの生成や自己免疫疾患における抗ピロール化タンパク質抗体の産生を明らかにしてきた。
　本研究では、こうしたDNA様構造特性を持つピロール化タンパク質と特異的に相互作用する血清因子としてアポEを同定することに成功した。分子間相互作用解析により、アポEが特異的かつ非常に強くピロール化タンパク質と結合することが明らかになり、またアポE分子上の正電荷領域を含む126-191 番目が結合部位であることを明らかにした。この結合部位はLDL 受容体やヘパリンなどとの結合部位とも一致する。さらに、アポEは多量体形成によりピロール化タンパク質と強く相互作用することを明らかにした。
　一方、アポE欠損マウスや高脂血症患者の血清において、血中のピロール化タンパク質が有意に増加することが明らかになったことから、ピロール化タンパク質に対するアポEによる制御機構の存在が示唆された。さらに、アポEがピロール化タンパク質の細胞への取り込みを劇的に促進したことから、アポEは重合後、ピロール化タンパク質と複合体を形成したのち、何らかの細胞膜受容体(おそらくアポE受容体)を介して取り込まれるものと予想された(図2)。
　これらの成果は、DNA様構造特性を持つピロール化タンパク質と疾患との関連性、さらにはその制御機構の存在を示唆する初めての報告である。

この研究は、独立行政法人日本学術振興会科学研究費補助金 新学術領域研究「酸素生物学」、基盤研究(S)、基盤研究(A)、基盤研究(B)、AMED革新的先端研究開発支援事業 AMED-CRESTの支援を受けて行われました。

発表雑誌

雑誌名
「The Journal of Biological Chemistry」
論文タイトル
Apolipoprotein E binds to and reduces serum levels of DNA-mimicking, pyrrolated proteins
著者
Sayumi Hirose, Yusuke Hioki, Hiroaki Miyashita, Naoya Hirade, Jun Yoshitake, Takahiro Shibata, Ryosuke Kikuchi, Tadashi Matsushita, Miho Chikazawa, Masanori Itakura, Mimin Zhang, Koji Nagata, and Koji Uchida
DOI番号
10.1074/jbc.RA118.006629
論文URL
http://www.jbc.org/content/294/28/11035.short

問い合わせ先

東京大学大学院農学生命科学研究科　応用生命化学専攻　食糧化学研究室
教授　内田　浩二(うちだ　こうじ)
Tel:03-5841-5127
Fax:03-5841-8026
Email:a-uchida<アット>mail.ecc.u-tokyo.ac.jp　<アット>を@に変えてください。
研究室URL:http://park.itc.u-tokyo.ac.jp/foodchem/index.html