JP2020105134A - Pharmaceutical composition for use in treating moyamoya disease or for use in promoting fat metabolism - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、もやもや病を処置することに用いるための、または脂肪代謝を促進することに用いるための医薬組成物に関する。 The present invention relates to a pharmaceutical composition for use in treating Moyamoya disease or for promoting fat metabolism.
もやもや病(MMD)は、東アジア人に多く認められる希少な脳血管障害である(Scott and Smith, 2009)。MMDは、頭蓋内の内頸動脈の左右両方の狭窄または閉塞により特徴付けられる疾患であり、脳梗塞、側副血管から生命を脅かす出血をしばしば引き起こす。遺伝学的研究から、東アジア人の0.5〜2%がミステリン遺伝子(moyamoya steno-occlusive disease-associated AAA+ and RING finger protein; RNF213としても知られている)におけるミスセンス変異(R4810KもしくはR4859K)を有することが明らかになり((Liu et al., 2011; Kamada et al., 2011; Morito et al., 2014; Koizumi et al., 2016)、この変異が、東アジア人のMMDに対する感受性(白人に対して約10倍高い感受性)の原因であると考えられている。 Moyamoya disease (MMD) is a rare cerebrovascular disorder common in East Asians (Scott and Smith, 2009). MMD is a disease characterized by both left and right stenosis or occlusion of the internal carotid artery in the skull, which often causes cerebral infarction, collateral vessels and life-threatening bleeding. From genetic studies, East Asian of 0.5% to 2% is Misuterin gene; missense mutation in the (m o y amoya ste no- occlusive disease-associated AAA + and R ING finger prote in , also known as RNF213) (R4810K or R4859K) ((Liu et al., 2011; Kamada et al., 2011; Morito et al., 2014; Koizumi et al., 2016)) Is believed to be responsible for the susceptibility to MMD (about 10 times more sensitive to whites).
ミステリン遺伝子は、591kDaの分子量(主要なアイソフォーム)を有し、2つのAAA+モジュールと1つのRINGフィンガーユビキチンリガーゼドメインとを有する(図1A参照;Liu et al., 2011; Morito et al., 2014)。AAA+タンパク質は、共通してドーナツ型複合体(多くの場合6量体)を形成し、ATP結合/加水分解サイクルに伴う構造変化を介して機械的力を発生し、生物物理学的な工程を媒介する(例えば、ダイニンがモーター活性を発揮するように)(Ogura and Wilkinson, 2001)。ミステリンは、ドーナツ型のオリゴマーを形成し、ATPを分解する能力を有する(Liu et al., 2011; Morito et al., 2014)が、ミステリンが細胞内においてどのような機械的工程を媒介するのかは不明である。また、ユビキチンリガーゼは、低分子量タンパク質ユビキチンで基質タンパク質を共有結合修飾し、そのタンパク質分解または機能制御を行う(Metzger et al., 2014)。これまでの研究から、ミステリンは、自己を含む様々な基質タンパク質に対してユビキチン化活性を発揮すると提案されてきた(Kotani et al., 2017; Liu et al., 2011; Banh et al., 2016; Scholz et al., 2016)。また、ミステリンタンパク質は、細胞質に拡散した分布を示し、一部は未決定の細胞内構造に会合する(Liu et al., 2011; Morito et al., 2014)。 The mysterin gene has a molecular weight (major isoform) of 591 kDa and has two AAA+ modules and one RING finger ubiquitin ligase domain (see Figure 1A; Liu et al., 2011; Morito et al., 2014). ). AAA+ proteins commonly form a donut-type complex (often a hexamer), generate mechanical forces through structural changes associated with the ATP binding/hydrolysis cycle, and perform biophysical processes. (Eg, so that dynein exerts motor activity) (Ogura and Wilkinson, 2001). Mysterin forms donut-shaped oligomers and has the ability to degrade ATP (Liu et al., 2011; Morito et al., 2014), but what mechanical process mysterin mediates in cells Is unknown. In addition, ubiquitin ligase covalently modifies a substrate protein with a low molecular weight protein, ubiquitin, and performs its proteolytic or functional control (Metzger et al., 2014). Previous studies have suggested that mysterin exerts ubiquitination activity on various substrate proteins including self (Kotani et al., 2017; Liu et al., 2011; Banh et al., 2016). ; Scholz et al., 2016). In addition, mysterin proteins show a diffuse distribution in the cytoplasm and some associate with undetermined intracellular structures (Liu et al., 2011; Morito et al., 2014).
本発明は、もやもや病を処置することに用いるための、または脂肪代謝を促進することに用いるための医薬組成物を提供する。 The present invention provides a pharmaceutical composition for use in treating Moyamoya disease or for promoting fat metabolism.
本発明者らは、ミステリンが脂肪滴を包み込み、脂肪トリグリセリドリパーゼ(ATGL)を脂肪滴から除去することによって脂肪滴を安定化することを明らかにした。本発明者らは、ミステリンを阻害または発現抑制することにより、脂肪滴の分解(または代謝)を促進し、脂肪滴を減少させることができることを明らかにした。本発明者らは、ミステリンの脂肪滴への局在とMMDとの関係を見出した。本発明はこれらの知見に基づくものである。 The inventors have shown that mysterin wraps lipid droplets and stabilizes them by removing fatty triglyceride lipase (ATGL) from the lipid droplets. The present inventors have revealed that by inhibiting or suppressing the expression of mysterin, the decomposition (or metabolism) of lipid droplets can be promoted and the lipid droplets can be reduced. The present inventors have found a relationship between localization of mysterin in lipid droplets and MMD. The present invention is based on these findings.
すなわち、本発明によれば、以下の発明が提供される。
(1)ミステリンの阻害剤を含む、もやもや病を処置することに用いるための、または脂肪代謝を促進することに用いるための医薬組成物。
(2)ミステリンの阻害剤が、ミステリンの活性阻害剤および/または発現抑制剤である、上記(1)に記載の医薬組成物。
(3)ミステリンの阻害剤が、ミステリンの活性阻害剤である、上記(2)に記載の医薬組成物。
(4)ミステリンの阻害剤が、AAA+ ATPアーゼ阻害剤である、上記(3)に記載の医薬組成物。
(5)ミステリンの阻害剤が、ユビキチンリガーゼ阻害剤である、上記(3)に記載の医薬組成物。
(6)ミステリンの阻害剤が、ミステリンの発現抑制剤である、上記(2)に記載の医薬組成物。
(7)発現抑制剤が、ミステリンに対するsiRNA、shRNAまたはその発現ベクター、アンチセンスオリゴヌクレオチド、およびmiRNAからなる群から選択される、上記(6)に記載の医薬組成物。
(8)ミステリンのタンパク質発現および/または機能を低下させた非ヒト哺乳動物の脂肪代謝異常モデル、もしくは、ミステリンの異常凝集形成による個体障害モデルとしての使用。
(9)脂肪代謝を調整する化合物、もしくは、ミステリンの異常凝集形成を解消する化合物のスクリーニング方法であって、
被検化合物とミステリンまたはその変異体とを接触させることを含む、方法。
That is, according to the present invention, the following inventions are provided.
(1) A pharmaceutical composition, which comprises an inhibitor of mysterin, for use in treating Moyamoya disease or for promoting fat metabolism.
(2) The pharmaceutical composition according to (1) above, wherein the mysterin inhibitor is a mysterin activity inhibitor and/or expression inhibitor.
(3) The pharmaceutical composition according to (2) above, wherein the mysterin inhibitor is a mysterin activity inhibitor.
(4) The pharmaceutical composition according to (3) above, wherein the mysterin inhibitor is an AAA+ATPase inhibitor.
(5) The pharmaceutical composition according to (3) above, wherein the mysterin inhibitor is a ubiquitin ligase inhibitor.
(6) The pharmaceutical composition according to (2) above, wherein the mysterin inhibitor is a mysterin expression inhibitor.
(7) The pharmaceutical composition according to (6) above, wherein the expression inhibitor is selected from the group consisting of siRNA against mysterin, shRNA or an expression vector thereof, an antisense oligonucleotide, and miRNA.
(8) Use as a model of abnormal fat metabolism in non-human mammals in which protein expression and/or function of mysterin is reduced, or as an individual disorder model due to abnormal aggregate formation of mysterin.
(9) A method for screening a compound that regulates fat metabolism or a compound that eliminates abnormal myelin aggregation formation,
A method comprising contacting a test compound with mysterin or a variant thereof.
本明細書では、「対象」とは、哺乳動物を意味し、特にヒトを含む意味で用いられる。 As used herein, the term “subject” means a mammal, and particularly includes a human.
本明細書では、「処置」とは、治療的処置および予防的処置を含む意味で用いられる。本明細書では、「治療」とは、疾患若しくは障害の治療、治癒、防止若しくは、寛解の改善、または、疾患若しくは障害の進行速度の低減を意味する。本明細書では、「予防」とは、疾患もしくは病態の発症の可能性を低下させる、または疾患もしくは病態の発症を遅らせることを意味する。 The term “treatment” is used herein to include therapeutic treatment and prophylactic treatment. As used herein, “treatment” means the treatment, cure, prevention or amelioration of a disease or disorder or the reduction of the rate of progression of the disease or disorder. As used herein, "prevention" means reducing the likelihood of developing a disease or condition, or delaying the onset of a disease or condition.
本明細書では、「脂肪代謝」とは、脂肪の異化作用を含む意味で用いられる。脂肪代謝としては、細胞の脂肪代謝および臓器の脂肪代謝が挙げられる。 In the present specification, the term “fat metabolism” is used to mean a fat catabolism. Fat metabolism includes cell fat metabolism and organ fat metabolism.
本明細書では、「阻害剤」とは、標的タンパク質の機能を阻害することができる薬剤を意味する。阻害剤としては、化学物質(低分子化合物)、ペプチド、核酸(例えば、siRNA、shRNA、およびその発現ベクター、アンチセンスオリゴヌクレオチド、miRNA)が挙げられる。阻害剤は、好ましくは、その標的タンパク質に対して特異性または選択性を有し得る。特異性または選択性を有するとは、IC50値において、他の如何なるタンパク質に対するよりもその標的タンパク質に対して、低いこと、好ましくは、50%未満、40%未満、30%未満、20%未満、10%未満、1/100未満、1/1000未満または1/10000未満であることを意味する。 As used herein, “inhibitor” means an agent capable of inhibiting the function of the target protein. Examples of the inhibitor include chemical substances (low molecular weight compounds), peptides, nucleic acids (for example, siRNA, shRNA, and expression vectors thereof, antisense oligonucleotides, miRNA). The inhibitor may preferably have specificity or selectivity for its target protein. Having specificity or selectivity means having an IC 50 value lower than that for any other target protein, preferably less than 50%, less than 40%, less than 30%, less than 20%. It is less than 10%, less than 1/100, less than 1/1000 or less than 1/10000.
本明細書では、「発現抑制剤」とは、標的タンパク質の発現を阻害することができる薬剤を意味する。発現抑制剤としては、例えば、標的タンパク質をコードするmRNAを標的とした核酸(例えば、siRNA、shRNA、およびその発現ベクター、アンチセンスオリゴヌクレオチド、miRNA)が挙げられる。標的タンパク質のプロモーター領域または転写開始領域に対して、エンドヌクレアーゼ活性を有しないCas9(dCas9)タンパク質をgRNA(またはcrRNAおよびtracrRNA)を用いてリクルートすることによっても標的タンパク質の発現を抑制することができる。このような発現抑制の仕組みをCRISPRiという。gRNAおよびcrRNAの設計方法は、周知であり、gRNAまたはcrRNAの5’末端の約20merを標的配列に生理的条件下でハイブリダイズ可能なように設計することができる。 As used herein, the “expression inhibitor” means an agent capable of inhibiting the expression of a target protein. Examples of the expression inhibitor include nucleic acids (for example, siRNA, shRNA, and expression vectors thereof, antisense oligonucleotides, miRNA) targeted at mRNA encoding a target protein. Expression of the target protein can also be suppressed by recruiting a Cas9 (dCas9) protein having no endonuclease activity to the promoter region or transcription initiation region of the target protein using gRNA (or crRNA and tracrRNA) .. The mechanism of such expression suppression is called CRISPRi. The method for designing gRNA and crRNA is well known, and about 20 mers at the 5'end of gRNA or crRNA can be designed to be hybridizable to a target sequence under physiological conditions.
本明細書では、「ミステリン」は、リングフィンガードメインとAAA+ ATPアーゼドメインとを含むタンパク質であり、リングフィンガープロテイン213(RFP213)、染色体17上のALKリンパ腫オリゴマー形成パートナー(ALK lymphoma oligomerization partner on chromosome 17;ALO17)、もやもや病2(MYMY2)、ミステリン(MYSTR)、NET57、染色体17オープンリーディングフレーム27(C17orf27)、またはKIAA1618とも呼ばれるタンパク質である。
ミステリンは、リングフィンガードメインを有し、2つまでの亜鉛イオンを結合する能力と、ユビキチンリガーゼ活性(ユビキチンをタンパク質に連結させる活性)を有すると共に、2つのAAA+ ATPアーゼドメインを有し、ATPアーゼ活性を有する。ミステリンは、リングフィンガードメインの活性によって自己および他のタンパク質をユビキチン化し得る。
「ミステリン」は、ヒトミステリンであり得、ヒトミステリンは、UniProtKBにおいて登録番号:Q63HN8として登録されるアミノ酸配列を有し得る。また、ヒトミステリンをコードする塩基配列は、GenBankの登録番号:NM_020914.4に登録された塩基配列を有し得る。ヒトミステリンには、UniProtKBにおいて登録番号:Q63HN8-4として登録されるアミノ酸配列を有するアイソフォーム2が知られている。ミステリンにはまた、天然にいくつかの変種が存在する。ミステリンは、もやもや病の原因遺伝子であることが知られている。
As used herein, “mysterin” is a protein containing a ring finger domain and an AAA+ATPase domain, and is a ring finger protein 213 (RFP213), an ALK lymphoma oligomerization partner on chromosome 17 on chromosome 17. ALO17), Moyamoya disease 2 (MYMY2), mysterin (MYSTR), NET57, chromosome 17 open reading frame 27 (C17orf27), or KIAA1618.
Mysterin has a ring finger domain, has the ability to bind up to two zinc ions, ubiquitin ligase activity (activity that links ubiquitin to protein), and two AAA+ ATPase domains. Have activity. Mysterin can ubiquitinate itself and other proteins through the activity of the ring finger domain.
The “mysterin” can be human mysterin, which can have the amino acid sequence registered under UniProtKB as accession number: Q63HN8. The base sequence encoding human mysterin may have the base sequence registered under GenBank accession number: NM_020914.4. For human mysterin, isoform 2 having an amino acid sequence registered as accession number: Q63HN8-4 in UniProtKB is known. There are naturally several variants of mysterin. Mysterin is known to be a causative gene of moyamoya disease.
本明細書では、ミステリンは、細胞内の脂肪滴表面に結合し、脂肪滴を安定化する。この脂肪の安定化効果の一部は、脂肪トリグリセリドリパーゼ(ATGL)を脂肪滴から除去することによって発揮される。ミステリンのAAA+ ATPアーゼ活性、ユビキチンリガーゼ活性、および発現のいずれかを抑制すると、脂肪滴が減少する。このことから、ミステリンを細胞内で阻害することによって、細胞における脂肪代謝が亢進することが見出された。 As used herein, mysterin binds to the intracellular lipid droplet surface and stabilizes the lipid droplet. Part of this fat stabilizing effect is exerted by removing fat triglyceride lipase (ATGL) from fat droplets. Inhibiting either the AAA+ ATPase activity, the ubiquitin ligase activity, or the expression of mysterin reduces lipid droplets. From this, it was found that inhibition of mysterin in cells enhances fat metabolism in cells.
従って、本発明では、ミステリンの阻害剤を含む、脂肪代謝を促進することに用いるための医薬組成物が提供される。 Accordingly, the present invention provides a pharmaceutical composition for use in promoting fat metabolism, which comprises an inhibitor of mysterin.
また、ミステリンの阻害剤は、脂肪滴の蓄積を伴う疾患を処置することに用いることができる。脂肪滴は、過体重、肥満、脂肪肝などの疾患の患者において観察される。従って、ミステリンの阻害剤は、肥満、脂肪肝などの疾患の患者を処置することに用いることができる。また、ミステリンの阻害剤は、脂肪滴の蓄積に起因する生活習慣疾患を処置することに用いることができる。脂肪滴の蓄積に起因する生活習慣疾患としては、糖尿病、非アルコール性肝炎、肝硬変、動脈硬化などの疾患が挙げられる。 In addition, mysterin inhibitors can be used to treat diseases associated with the accumulation of lipid droplets. Lipid droplets are observed in patients with diseases such as overweight, obesity and fatty liver. Therefore, inhibitors of mysterin can be used to treat patients with disorders such as obesity and fatty liver. In addition, mysterin inhibitors can be used to treat lifestyle-related diseases caused by the accumulation of lipid droplets. Examples of lifestyle-related diseases caused by accumulation of fat droplets include diseases such as diabetes, non-alcoholic hepatitis, liver cirrhosis, and arteriosclerosis.
脂肪滴の蓄積は、例えば、脂肪滴の過剰な蓄積である。脂肪滴の過剰な蓄積は、例えば、健常者の脂肪滴の蓄積と比較して、その平均値から最大値の間の特定の値、またはその平均値から第3四分位値の間の特定の値よりも高い場合に脂肪滴の蓄積を伴うと評価することができる。脂肪滴の蓄積はまた、健常者の脂肪滴の蓄積と比較して、平均値からその平均値+σ、+2σ、または+3σの値の間の特定の値よりも高い場合に脂肪滴の蓄積を伴うと評価することができる。ここでσは、健常者の母集団の標準偏差である。 Accumulation of lipid droplets is, for example, excessive accumulation of lipid droplets. Excessive accumulation of lipid droplets is, for example, compared to the accumulation of lipid droplets of a healthy person, a specific value between the average value and the maximum value, or a specific value between the average value and the third quartile. It can be evaluated that it is accompanied by accumulation of lipid droplets when it is higher than the value of. Accumulation of lipid droplets is also accompanied by accumulation of lipid droplets when it is higher than a certain value between the mean value and the mean value of +σ, +2σ, or +3σ, as compared with the accumulation of lipid droplets of a healthy person Can be evaluated. Here, σ is the standard deviation of the population of healthy subjects.
脂肪滴の蓄積は、細胞中の脂肪滴を定量的に観察することによって定量評価することができる。組織や細胞から脂肪滴を分離し、分離された脂肪滴中のトリグリセリドを定量することによっても調べることができる。脂肪滴の定量的観察およびトリグリセリドの定量は、当業者に周知の方法で行うことができる。脂肪滴の定量的観察は、例えば、脂肪滴内トリグリセリドを蛍光標識し、蛍光顕微鏡を用いて、脂肪滴数、および/または、脂肪滴面積を評価することによって定量することができる。トリグリセリドの定量は、例えば、トリグリセリドをリパーゼで加水分解し、得られた遊離グリセロールをHPLCや光散乱検出技術等によって測定することにより定量することができる。また、トリグリセリドは、sulfo-phospho-vanillin法によって定量することもできる。sulfo-phospho-vanillin法では、組織や細胞から分離された脂肪滴に濃硫酸を添加し、試料を可溶化するために加熱し、バニリンを加えると生じる比色生成物を測定することにより脂肪滴の量を定量することができる。脂肪滴の抽出は、例えば、脂溶性の有機溶媒(例えば、クロロホルム)を用いて(例えば、Folch法によって)行うことができる。脂肪滴の定量はまた、非イオン性界面活性剤を含む生理食塩水に細胞や組織を懸濁し、市販の比色定量キット(例えば、Serum Triglyceride Quantification Kit, CELL BIOLABS, INC.)を用いて行うことができる。 Accumulation of lipid droplets can be quantitatively evaluated by observing lipid droplets in cells quantitatively. It can also be investigated by separating lipid droplets from tissues or cells and quantifying triglyceride in the separated lipid droplets. Quantitative observation of fat droplets and triglyceride quantification can be performed by methods well known to those skilled in the art. The quantitative observation of the lipid droplets can be quantified by, for example, fluorescently labeling the triglyceride in the lipid droplets and evaluating the number of lipid droplets and/or the lipid droplet area using a fluorescence microscope. The triglyceride can be quantified by, for example, hydrolyzing the triglyceride with lipase and measuring the obtained free glycerol by HPLC, a light scattering detection technique, or the like. Triglyceride can also be quantified by the sulfo-phospho-vanillin method. In the sulfo-phospho-vanillin method, concentrated sulfuric acid is added to lipid droplets separated from tissues or cells, heated to solubilize the sample, and vanillin is added to measure the colorimetric product, which results in lipid droplets. Can be quantified. Extraction of fat droplets can be performed, for example, using a fat-soluble organic solvent (eg, chloroform) (eg, by the Folch method). The lipid droplets are also quantified by suspending cells or tissues in physiological saline containing a nonionic surfactant and using a commercially available colorimetric quantification kit (eg, Serum Triglyceride Quantification Kit, CELL BIOLABS, INC.). be able to.
本発明によれば、ミステリンをノックアウトまたはノックダウンすることにより、ミステリンの発現を消失させる、または減少させると、ATGLの脂肪滴へのリクルートが回復し、ATGLによる脂肪滴の分解が促進されることよって、脂肪滴が小さくなる。従って、本発明によれば、ミステリンの発現抑制剤を含む、脂肪代謝を促進することに用いるための医薬組成物が提供される。 According to the present invention, when mysterin expression is eliminated or reduced by knocking out or knocking down mysterin, recruitment of ATGL to lipid droplets is restored, and ATGL decomposition of lipid droplets is promoted. Therefore, the fat droplet becomes smaller. Therefore, according to the present invention, there is provided a pharmaceutical composition containing a mysterin expression inhibitor for use in promoting fat metabolism.
ミステリンの発現抑制剤としては、ミステリンを標的とする核酸が挙げられる。ミステリンを標的とする核酸としては、ミステリンを標的とするsiRNA、shRNA、miRNA、若しくはアンチセンスオリゴヌクレオチド、またはこれらの細胞内発現ベクターが挙げられる。siRNA、shRNA、およびアンチセンスオリゴの設計方法は、当業者に周知である。従って、siRNA、shRNA、およびアンチセンスオリゴは、当業者に周知の方法によって設計して用いることができる。また、これらの核酸は、架橋核酸(BNA)、ロックド核酸(LNA)、およびモルホリノオリゴ等の修飾オリゴヌクレオチドを含み得る。核酸は、2’−O−メチル化RNA、および2’−フルオロ修飾RNAからなる群から選択される1以上を含んでいてもよい。核酸はまた、ホスホロチオエート連結基によって塩基間が連結されていてもよい。ある態様では、siRNAおよびshRNAは、配列番号2の配列を有する核酸と配列番号3の配列を有する核酸とを含み得る。 Examples of mysterin expression inhibitors include nucleic acids that target mysterin. Examples of the nucleic acid targeting mysterin include siRNA, shRNA, miRNA, or antisense oligonucleotides targeting mysterin, or intracellular expression vectors thereof. Methods for designing siRNA, shRNA, and antisense oligos are well known to those of skill in the art. Therefore, siRNA, shRNA, and antisense oligo can be designed and used by methods well known to those skilled in the art. Also, these nucleic acids can include cross-linked nucleic acids (BNA), locked nucleic acids (LNA), and modified oligonucleotides such as morpholino oligos. The nucleic acid may include one or more selected from the group consisting of 2'-O-methylated RNA, and 2'-fluoro modified RNA. Nucleic acids may also be linked between bases by phosphorothioate linking groups. In certain aspects, siRNAs and shRNAs can include a nucleic acid having the sequence of SEQ ID NO:2 and a nucleic acid having the sequence of SEQ ID NO:3.
ミステリンの発現抑制剤としてはまた、マイクロRNAが挙げられる。本発明では、ミステリンの発現を抑制できるマイクロRNAであれば特に限定されないが、例えば、let−7cを用いることができる。 The expression inhibitor of mysterin also includes microRNA. In the present invention, it is not particularly limited as long as it is a microRNA capable of suppressing the expression of mysterin, but for example, let-7c can be used.
ミステリンの発現抑制剤としてはまた、ミステリンを標的としたCRISPR−オフシステムが挙げられる。ミステリンを標的としたCRISPRiは、ミステリンのプロモーター領域または転写開始領域にdCAS9をリクルートするためのgRNAまたはcrRNAとtracrRNAとの組合せと、dCas9タンパク質とを含み得る。dCAS9タンパク質とは、Cas9エンドヌクレアーゼが有する2つのエンドヌクレアーゼドメインのエンドヌクレアーゼ活性が不活化されたCas9タンパク質である。ミステリンのプロモーター領域または転写開始領域にリクルートされたdCas9タンパク質は、転写されるDNA上で物理的障害を形成し、これにより、RNAポリメラーゼIIのプロモーター上へのリクルートやRNAポリメラーゼIIによるmRNAの転写伸長を阻害することによってmRNAの転写を阻害し得る。Cas9のエンドヌクレアーゼを不活化させるためには、例えば、化膿レンサ球菌のCas9タンパク質においては、D10AおよびH840Aのアミノ酸変異が導入され得る。他の種のCas9タンパク質においても、D10AおよびH840Aに対応する2つのエンドヌクレアーゼドメインのアミノ酸変異を導入することができる。dCas9タンパク質は、核移行シグナルをさらに有し得る。また、dCas9タンパク質は、転写抑制ドメイン(例えば、KRAB;Kruppel-associated Box)との融合タンパク質としてもよい。 The mysterin expression inhibitor also includes a CRISPR-off system targeting mysterin. A mysterin-targeted CRISPRi may comprise a dCas9 protein and a combination of gRNA or crRNA and tracrRNA for recruiting dCAS9 to the promoter or transcription initiation region of mysterin. The dCAS9 protein is a Cas9 protein in which the endonuclease activity of the two endonuclease domains possessed by the Cas9 endonuclease is inactivated. The dCas9 protein recruited to the promoter region or transcription initiation region of mysterin forms a physical obstacle on the transcribed DNA, which leads to the recruitment of RNA polymerase II to the promoter and transcription elongation of mRNA by RNA polymerase II. Can inhibit the transcription of mRNA. In order to inactivate the Cas9 endonuclease, for example, in Cas9 protein of Streptococcus pyogenes, amino acid mutations of D10A and H840A can be introduced. In Cas9 proteins of other species, amino acid mutations in two endonuclease domains corresponding to D10A and H840A can be introduced. The dCas9 protein may further have a nuclear localization signal. Further, the dCas9 protein may be a fusion protein with a transcription repression domain (eg, KRAB; Kruppel-associated Box).
ミステリンの発現抑制剤としては、プロモーターにsiRNA、shRNA、およびアンチセンスオリゴから選択される1以上をコードする遺伝子(核酸)を作動可能に連結した核酸を含む、遺伝子発現ベクターが挙げられる。プロモーターとしては、U6プロモーター等のRNAポリメラーゼIIIのプロモーターを用いることができる。ミステリンの発現抑制剤としてはまた、プロモーターに作動可能に連結したdCas9タンパク質をコードする核酸またはdCas9タンパク質と転写抑制ドメインとの融合タンパク質をコードする核酸と、プロモーターに作動可能に連結したgRNAまたはcrRNAとtracrRNAとの組合せをと含む遺伝子発現ベクターであり得る。プロモーターに作動可能に連結したdCas9タンパク質をコードする核酸またはdCas9タンパク質と転写抑制ドメインとの融合タンパク質をコードする核酸と、プロモーターに作動可能に連結したgRNAまたはcrRNAとtracrRNAとの組合せは、2以上の遺伝子発現ベクターに別々に含まれていることができ、好ましくは1つの遺伝子発現ベクターに含まれていることができる。 Examples of the mysterin expression inhibitor include a gene expression vector containing a nucleic acid having a promoter operably linked with a gene (nucleic acid) encoding one or more selected from siRNA, shRNA, and antisense oligo. As the promoter, a promoter of RNA polymerase III such as U6 promoter can be used. The mysterin expression inhibitor also includes a nucleic acid encoding a dCas9 protein operably linked to a promoter or a nucleic acid encoding a fusion protein of a dCas9 protein and a transcription repression domain, and a gRNA or crRNA operably linked to a promoter. It may be a gene expression vector containing a combination with tracrRNA. The combination of a nucleic acid encoding a dCas9 protein operably linked to a promoter or a nucleic acid encoding a fusion protein of a dCas9 protein and a transcription repression domain, and a combination of gRNA or crRNA and tracrRNA operably linked to a promoter is 2 or more. The gene expression vector can be contained separately, and preferably can be contained in one gene expression vector.
ミステリンはまた、そのAAA+ ATPアーゼ活性を阻害することによっても、その脂肪滴の安定化作用を阻害することができる。従って、本発明によれば、ミステリンのAAA+ ATPアーゼ活性の阻害剤を含む、脂肪代謝を促進することに用いるための医薬組成物が提供される。ミステリンのAAA+ ATPアーゼ活性の阻害剤は、ミステリンに結合し得るものであり、例えば、ミステリンのAAA+モジュールに結合し得る。ミステリンのAAA+ ATPアーゼ活性の阻害剤としては、例えば、公知のAAA+ ATPアーゼ活性の阻害剤を用いることができる。 Mysterin can also inhibit its lipid droplet stabilizing effect by inhibiting its AAA+ ATPase activity. Therefore, according to the present invention, there is provided a pharmaceutical composition for use in promoting fat metabolism, which comprises an inhibitor of myasterin AAA+ ATPase activity. Inhibitors of mysterin AAA+ ATPase activity are those that can bind mysterin, eg, can bind the mysterin AAA+ module. As the inhibitor of AAA+ATPase activity of mysterin, for example, a known inhibitor of AAA+ATPase activity can be used.
ミステリンはまた、そのユビキチンリガーゼ活性を阻害することによって、その細胞内局在を変更させることができ、これによって、その脂肪滴の安定化作用を阻害することができる。従って、本発明によれば、ミステリンのユビキチンリガーゼ活性の阻害剤を含む、脂肪代謝を促進することに用いるための医薬組成物が提供される。ミステリンのユビキチンリガーゼ活性の阻害剤は、ミステリンに結合し得るものであり、例えば、ミステリンのリングフィンガードメインに結合し得る。ミステリンのユビキチンリガーゼ活性の阻害剤としては、例えば、公知のユビキチンリガーゼ阻害剤を用いることができる。 Mysterin can also alter its subcellular localization by inhibiting its ubiquitin ligase activity, thereby inhibiting its lipid droplet stabilizing effect. Accordingly, the present invention provides a pharmaceutical composition for use in promoting fat metabolism, which comprises an inhibitor of mysterin ubiquitin ligase activity. Inhibitors of mysterin ubiquitin ligase activity are those capable of binding mysterin, eg, the ring finger domain of mysterin. As the inhibitor of mysterin ubiquitin ligase activity, for example, a known ubiquitin ligase inhibitor can be used.
上記ミステリンの阻害剤はいずれも、もやもや病を処置することに用い得る。従って、本発明では、ミステリンの阻害剤を含む、もやもや病を処置することに用いるための医薬組成物が提供される。本発明によれば、ミステリンの発現抑制剤、または、AAA+ ATPアーゼ活性の阻害剤を含む、もやもや病を処置することに用いるための医薬組成物が提供される。 Any of the above mysterin inhibitors can be used to treat Moyamoya disease. Accordingly, the present invention provides a pharmaceutical composition containing an inhibitor of mysterin for use in treating Moyamoya disease. According to the present invention, there is provided a pharmaceutical composition containing a mysterin expression inhibitor or an inhibitor of AAA+ATPase activity, for use in treating moyamoya disease.
本発明の医薬組成物は、ミステリンの阻害剤に加えて、医学的に許容される賦形剤、担体および/または希釈剤をさらに含んでいてもよい。「医学的に許容される」とは、対象に投与した場合に医学的に許容できない有害反応を引き起こさないことを意味する。典型的に、そのような組成物は、注射剤として、液体溶液または懸濁液として調製され、注射前の液体中での溶解または懸濁に好適な固体剤形を調製することもできる。調製物は乳化することもできる。
賦形剤、担体または希釈剤としては、例えば、任意の溶媒、分散媒、ビヒクル、コーティング、希釈剤、抗菌剤および抗真菌剤、等張(isotonic)および吸収遅延剤、バッファー、担体溶液、懸濁液、コロイド、などが含まれる。リン酸塩、クエン酸塩、及び他の有機酸塩のバッファー;アスコルビン酸を含む酸化防止剤;疎水性ポリマー(例えばポリビニルピロリドン);アミノ酸(例えばグリシン、グルタミン、アスパラギン、アルギニン又はリシン);グルコース、マンノース又はデキストランを含む単糖類、二糖類、及び他の炭水化物;EDTA等のキレート剤;マンニトール又はソルビトール等の糖アルコール;ナトリウム等の塩形成対イオン;及び/又は非イオン性界面活性剤(例えば、ポリオキシアルキレン系)といった例も挙げられる。医薬活性物質のためのそのような媒体および物質の使用は当技術分野で周知である。任意の慣用の媒体または物質が活性成分と不適合である場合を除き、治療用組成物でのその使用が想定される。
The pharmaceutical composition of the present invention may further contain a pharmaceutically acceptable excipient, carrier and/or diluent in addition to the inhibitor of mysterin. By "medically acceptable" is meant not causing a medically unacceptable adverse reaction when administered to a subject. Typically, such compositions are prepared as injectables, as liquid solutions or suspensions, and solid forms suitable for solution in, or suspension in, liquid prior to injection can also be prepared. The preparation can also be emulsified.
Excipients, carriers or diluents include, for example, any solvent, dispersion medium, vehicle, coating, diluent, antibacterial and antifungal agent, isotonic and absorption delaying agents, buffers, carrier solutions, suspending agents. Suspensions, colloids, etc. are included. Buffers of phosphates, citrates, and other organic acid salts; antioxidants including ascorbic acid; hydrophobic polymers (eg polyvinylpyrrolidone); amino acids (eg glycine, glutamine, asparagine, arginine or lysine); glucose, Monosaccharides, disaccharides and other carbohydrates including mannose or dextran; chelating agents such as EDTA; sugar alcohols such as mannitol or sorbitol; salt forming counterions such as sodium; and/or nonionic surfactants (eg, Examples include polyoxyalkylene type). The use of such media and agents for pharmaceutically active substances is well known in the art. Its use in therapeutic compositions is contemplated, unless any conventional vehicle or substance is incompatible with the active ingredient.
本発明の別の側面では、もやもや病を処置することに用いるための医薬組成物の製造におけるミステリンの阻害剤の使用が提供される。本発明の別の側面では、脂肪代謝を促進することに用いるための医薬組成物の製造におけるミステリンの阻害剤の使用が提供される。 Another aspect of the invention provides the use of an inhibitor of mysterin in the manufacture of a pharmaceutical composition for use in treating Moyamoya disease. Another aspect of the invention provides the use of an inhibitor of mysterin in the manufacture of a pharmaceutical composition for use in promoting fat metabolism.
本発明の別の側面では、もやもや病をそれを必要とする対象において処置する方法であって、ミステリンの阻害剤を当該対象に投与することを含む、方法が提供される。本発明の別の側面では、脂肪代謝をそれを必要とする対象において促進する方法であって、ミステリンの阻害剤を当該対象に投与することを含む、方法が提供される。 In another aspect of the invention, there is provided a method of treating Moyamoya disease in a subject in need thereof, comprising administering to the subject an inhibitor of mysterin. In another aspect of the invention, there is provided a method of promoting fat metabolism in a subject in need thereof, comprising administering to said subject an inhibitor of mysterin.
本発明の別の側面では、ミステリンのタンパク質発現および/または機能を低下または欠損させた非ヒト哺乳動物が提供される。ここで非ヒト哺乳動物としては、霊長類(例えば、サル、チンパンジー、オランウータン、ゴリラ、ボノボ)、家畜(例えば、ウシ、ウマ、ヒツジ、ヤギ、ブタ)、およびペット(イヌ、ネコ、マウス、リス、ウサギ、ハムスター)が挙げられる。ミステリンは、各動物において、UniProtKBにおいて登録番号:Q63HN8として登録されるアミノ酸配列を有するヒトミステリンのオーソログであり得る。また、ミステリンは、UniProtKBにおいて登録番号:Q63HN8-4として登録されるアミノ酸配列を有するヒトミステリンのオーソログであり得る。ミステリンの発現の低下は、遺伝子ノックアウトや遺伝子ノックダウンによって行われ得る。遺伝子ノックダウンは、例えば、ミステリンに対するshRNAを発現するベクターによって行われ得る。遺伝子ノックアウトは、遺伝子欠損等により行われ得る。その他、dCas9やdCas9と転写抑制ドメインとを用いたCRISPR-OFFのような遺伝子発現を停止させる方法を用いてもよい。ミステリンのタンパク質発現および/または機能を低下または欠損させた非ヒト哺乳動物は、脂肪代謝異常モデル(例えば、脂質代謝亢進モデル)であり得る。従って、本発明によれば、ミステリンのタンパク質発現および/または機能を低下または欠損させた非ヒト哺乳動物の脂肪代謝異常モデル(例えば、脂質代謝亢進モデル)としての使用が提供される。また、本発明では、変異ミステリンの凝集様構造形成にともなう細胞毒性に起因する個体機能障害モデルが提供される。変異ミステリンの凝集様構造形成にともなう細胞毒性に起因する個体機能障害モデルでは、C3997Y、H4014N、C4017S、およびC4032Rから選択される1以上の変異に相当する、当該モデル動物におけるアミノ酸の変異を有し得る。
本発明の別の側面では、ミステリンのタンパク質発現および/または機能を向上させた非ヒト哺乳動物が提供される。非ヒト哺乳動物としては、上述のものが含まれる。ミステリンのタンパク質発現を向上させるには、トランスジェニックなどの技術を用いて行いうる。その他、CRISPR-ONのような遺伝子発現を亢進する方法を用いてもよい。脂肪代謝異常モデル(例えば、脂質代謝抑制モデル)であり得る。従って、本発明によれば、ミステリンのタンパク質発現および/または機能を向上させた非ヒト哺乳動物の脂肪代謝異常モデル(例えば、脂質代謝抑制モデル)としての使用が提供される。
本発明の上記脂肪代謝異常モデルおよび個体障害モデルとしての使用には、例えば、研究用途でのモデルの使用、薬物のスクリーニング用途でのモデルの使用等が挙げられる。
In another aspect of the present invention, a non-human mammal having reduced or defective protein expression and/or function of mysterin is provided. Here, non-human mammals include primates (for example, monkeys, chimpanzees, orangutans, gorillas, bonobos), livestock (for example, cows, horses, sheep, goats, pigs), and pets (dogs, cats, mice, squirrels). , Rabbits, hamsters). Mysterin may be an orthologue of human mysterin having an amino acid sequence under accession number: Q63HN8 in UniProtKB in each animal. Also, mysterin may be an ortholog of human mysterin having an amino acid sequence registered under accession number: Q63HN8-4 in UniProtKB. The decrease in the expression of mysterin can be performed by gene knockout or gene knockdown. Gene knockdown can be performed by, for example, a vector expressing an shRNA against mysterin. Gene knockout can be performed due to gene deletion or the like. In addition, a method of stopping gene expression such as CRISPR-OFF using dCas9 or dCas9 and a transcription repression domain may be used. The non-human mammal in which the protein expression and/or function of mysterin is reduced or deficient may be a model of abnormal fat metabolism (eg, model of increased lipid metabolism). Therefore, according to the present invention, there is provided use as a model of abnormal lipid metabolism in a non-human mammal (for example, a model for enhancing lipid metabolism) in which mysterin protein expression and/or function is reduced or deleted. The present invention also provides an individual dysfunction model resulting from cytotoxicity associated with the formation of an aggregate-like structure of mutant mysterin. In a model of individual dysfunction caused by cytotoxicity associated with the formation of an aggregate-like structure of mutant mysterin, the model animal has amino acid mutations corresponding to one or more mutations selected from C3997Y, H4014N, C4017S, and C4032R. obtain.
In another aspect of the present invention, a non-human mammal having improved protein expression and/or function of mysterin is provided. Non-human mammals include those mentioned above. To improve the protein expression of mysterin, a technique such as transgenic can be used. In addition, a method of enhancing gene expression such as CRISPR-ON may be used. It may be a fat metabolism disorder model (eg, lipid metabolism suppression model). Therefore, according to the present invention, there is provided use of mysterin as a model for abnormal lipid metabolism in a non-human mammal (for example, a model for suppressing lipid metabolism) in which protein expression and/or function of mysterin is improved.
Examples of the use of the present invention as the above-mentioned fat metabolism abnormality model and individual disorder model include use of the model for research purposes, use of the model for drug screening purposes, and the like.
本発明の別の側面では、脂肪代謝を調整する化合物のスクリーニング方法であって、
被検化合物とミステリンまたはその変異体とを接触させることを含む、方法が提供される。ミステリンの変異体としては、ミステリンのAAA+モジュールにおける活性が喪失した変異体、AAA+モジュールが破壊された変異体、リングフィンガードメインにおける活性が喪失した変異体、リングフィンガードメインが破壊された変異体を用い得る。ミステリンの変異体としてはまた、ユビキチンリガーゼ活性およびAAA+モジュールにおけるATPアーゼ活性のいずれかまたは両方を有するミステリンであって、ヒトミステリンのアミノ酸配列と90%、95%、96%、97%、98%、99%または99.5%以上の相同性を有するアミノ酸配列を有するミステリンを用い得る。ミステリンの変異体としてはまた、ユビキチンリガーゼ活性およびAAA+モジュールにおけるATPアーゼ活性のいずれかまたは両方を有するミステリンであって、ヒトミステリンのアミノ酸配列に対して、1〜30個のアミノ酸の変異を有し、かつ、変異は、独立して、欠失、付加、挿入、及びまたは置換から選択される変異体を用いることができる。ミステリンとしては、非ヒト哺乳動物のオーソログを用いることができる。調整は、促進および/または抑制を含む意味で用いられる。
本発明のスクリーニング方法の接触工程は、被検化合物とミステリンまたはその変異体とを含む水溶液中で行うことができる。本発明のスクリーニング方法の接触工程は、被検化合物と、ミステリンまたはその変異体を発現した細胞とを接触させることによって行うことができる。本発明のスクリーニング方法の接触工程は、ミステリンまたはその変異体を発現した非ヒト哺乳動物に被検化合物を投与する(例えば、経口、静脈内、脳室内、腹腔内など)ことにより行うことができる。
本発明のスクリーニング方法の接触工程は、本発明のミステリンのタンパク質発現および/または機能を低下または欠損させた非ヒト哺乳動物や、本発明のミステリンのタンパク質発現および/または機能を向上させた非ヒト哺乳動物に、被検化合物を投与することによって行ってもよい。
スクリーニングの被検化合物ライブラリーとしては、特に限定されないが例えば、天然物ライブラリー、低分子化合物ライブラリー、ATPアーゼ活性阻害効果を有する化合物、キナーゼ活性の阻害剤等を含むライブラリーを用い得る。
In another aspect of the present invention, a method for screening a compound that regulates fat metabolism,
Methods are provided that include contacting a test compound with mysterin or a variant thereof. As the mysterin mutant, a mutant in which the activity of the mysterin in the AAA+ module is lost, a mutant in which the AAA+ module is destroyed, a mutant in which the activity in the ring finger domain is lost, or a mutant in which the ring finger domain is destroyed is used. obtain. A variant of mysterin is also a mysterin having either or both ubiquitin ligase activity and ATPase activity in the AAA+ module, which is 90%, 95%, 96%, 97%, 98% of the amino acid sequence of human mysterin. Mysterins having amino acid sequences with%, 99% or 99.5% or greater homology can be used. A mutant of mysterin is also a mysterin having either or both of a ubiquitin ligase activity and an ATPase activity in the AAA+ module, which has a mutation of 1 to 30 amino acids with respect to the amino acid sequence of human mysterin. And the mutations can independently use variants selected from deletions, additions, insertions and/or substitutions. As the mysterin, an ortholog of a non-human mammal can be used. Modulation is used in the sense of including promotion and/or inhibition.
The contacting step of the screening method of the present invention can be performed in an aqueous solution containing the test compound and mysterin or a mutant thereof. The contacting step of the screening method of the present invention can be performed by contacting the test compound with cells expressing mysterin or a mutant thereof. The contact step of the screening method of the present invention can be performed by administering a test compound to a non-human mammal expressing mysterin or a variant thereof (eg, oral, intravenous, intracerebroventricular, intraperitoneal, etc.). ..
The contacting step of the screening method of the present invention comprises the non-human mammal in which the protein expression and/or function of mysterin of the present invention is reduced or deleted, and the non-human mammal in which the protein expression and/or function of mysterin of the present invention is improved. It may be performed by administering a test compound to a mammal.
The test compound library for screening is not particularly limited, and for example, a natural product library, a low molecular compound library, a compound having an ATPase activity inhibitory effect, a library containing a kinase activity inhibitor, etc. can be used.
また、ミステリンの発現抑制剤、または、AAA+ ATPアーゼ活性の阻害剤は、疾患変異ミステリンによる異常な凝集様構造形成を解消できることから、このような異常凝集様構造が形成されることにより発揮される細胞毒性に起因する疾患の処置に用いることができる。疾患変異ミステリンが凝集様構造を形成することにより発揮する細胞毒性に起因する疾患として、例えば、もやもや病、高血圧、脳動脈瘤、心筋梗塞などが挙げられる。 In addition, a mysterin expression inhibitor or an AAA+ ATPase activity inhibitor can eliminate abnormal aggregate-like structure formation due to the disease mutant mysterin, and therefore is exerted by forming such an abnormal aggregate-like structure. It can be used to treat diseases caused by cytotoxicity. Examples of the diseases caused by the cytotoxicity exhibited by the disease mutant mysterin forming an aggregate-like structure include moyamoya disease, hypertension, cerebral aneurysm, myocardial infarction and the like.
材料と実験方法
[細胞、トランスフェクション、及び細胞の処理]
HeLa (Kyoto)、HEK293T、及びHepG2細胞を、10%ウシ胎児血清(Sigma)およびペニシリン/ストレプトマイシン(それぞれ、最終濃度100U/mLおよび100μg/mL;Nacalai Tesque)を含むダルベッコ改変イーグル培地(DMEM;Gibco)中で7%CO2存在下で37℃で維持した。ヒト内臓の前脂肪細胞(Lonza)をPGM-2 Bullet Kit (Lonza)を製造者説明書に従って用いて維持し、成熟脂肪細胞へと分化させた。
プラスミドは、Polyethylenimine MAX (Polysciences)を用いて細胞にトランスフェクションし、siRNAは、RNAiMAX (Thermo Fisher Scientific)を用いて細胞にトランスフェクションした。オレイン酸(OA; Merck)は、使用前にリン酸緩衝生理食塩水(PBS)中でウシ血清アルブミン(BSA;脂肪酸およびエンドトキシンフリー;Sigma)に対して6:1のモル比でコンジュゲートした。細胞は、最終濃度200〜400μMのOAを含むOA/BSA複合体または対応する濃度のBSA単独で16〜24時間処理した。トリアクシンC(Sigma)およびオルリスタット(AdooQ BioScience)は、DMSOに希釈し、それぞれ、最終濃度5μMで6〜24時間、及び最終濃度100μMで24〜48時間培地に添加した。インターフェロンν(PBL Assay Science)は図に表示された濃度で24時間添加した。ブレフェルジンA(Nacalai Tesque)は、5μg/mLの最終濃度で6〜24時間添加した。
[プラスミドとsiRNA]
C末端に3つのタンデムのFLAGエピトープ(mst-3×FLAG)とN末端にEGFP(EGFP-mst)を有する野生型及び変異型は、以前記載されたものである((Liu et al., 2011; Morito et al., 2014)。C3997Y (TGCからTACへ)、H4014N (CACからAACへ)、C4017S (TGCからTCCへ)、及びC4032R (TGCからCGCへ)の変異体は、PrimeSTAR Mutagenesis Basal Kit (TaKaRa)を用いて作製した。より分かりやすい蛍光イメージング分析のため、野生型及び変異型のmst-3×FLAGをNheI及びNotI部位にて切断し、pIRESpuro4 n-mCherry (Dr. Shigeo Murata, Graduate School of Pharmaceutical Science, The University of Tokyoから提供)にサブクローニングした。このプラスミドのマルチクローニングサイト(MCS)は、ベクターにコードされるmCherryとサブクローニングされるmst-3×FLAGの読み枠を適合させるために事前に改変され(mCherryに続く改変されたMCSの配列は:配列番号1の通りであった)、サブクローニングに先だってXbaIとNotIとで切断された。peGFP-N1-ATGLは、Dr. Hidde Ploegh (Whitehead Institute, Massachusetts Institute of Technology)から提供された。TIP-47/PLIN3-GFPは、Dr. Stefan Honing (Institute of Biochemistry I, University of Cologne)から提供された。ヒトミステリンを標的とするsiRNAは、Invitrogenから購入した(#1: PNPLA2HSS125980 (3_RNAI) ; #2: PNPLA2HSS183700 (3_RNAI); #3: PNPLA2HSS183701 (3_RNAI))。
[抗体]
マウス抗ミステリンモノクローナル抗体(1D6および1C9)は、以前記載した通り(Kotani et al., 2017)に作製されたものをDr. Seiji Takashima, Graduate School of Medicine, Osaka University)から提供された。抗PLIN3抗体(Santa Cruz)、抗ATGL抗体(免疫染色用はSanta Cruz;免疫ブロット用はCell Signaling)、抗AUP1抗体(Atlas Antibodies)、抗チューブリン抗体(Millipore)、抗GAPDH抗体(Hy Test)、及び抗FLAG M2抗体(Sigma)を用いた。
[CRISPR/Cas9システム]
ヒトミステリンのコード領域を標的とする短い二本鎖DNA(配列番号2および3)は、CRISPR Search and Design Tool (Thermo Fisher)を用いて決定し、pSpCas9(BB)-2A-Puro (PX459) V2.0(Dr. Feng Zhangから提供された;Addgene plasmid #62988)にクローニングした。ベクターをHeLa細胞にトランスフェクションし、1μg/mLのピューロマイシン存在下で7日間維持した。生存した細胞を希釈して培養し、コロニーを形成した細胞を単離し、確認した(図S7Aの#1及び#2)
[細胞の分取]
細胞の分取は、Lipid Droplet Isolation Kit (Cell Biolabs)を用いて製造者説明書に従って実施した。図5Hでは、1/200(全容量)、1/60(脂肪滴;LD)、1/200(細胞質)、及び1/200(膜/細胞骨格)を、図5Iでは、1/250(全容量)、1/30(LD)、1/250(細胞質)、及び1/250(膜/細胞骨格)を、図5Jでは、、1/200(全容量)、1/30(LD)、1/200(細胞質)、及び1/200(膜/細胞骨格)を免疫ブロット分析に供した。
[免疫ブロット]
試料は、細胞分画手順を用いてまたは1% NP-40を含む溶解緩衝液で溶解させた細胞から直接的に以前記載された通りに調製した。試料は、5%または、3%〜10%のグラージェントアクリルアミドゲル(ATTO)を用いてSDS-PAGEにより分離し、75V、4℃にて1.5時間にわたりPVDF膜(Merck Millipore, Hessen, Germany)に転写した。膜は、Blocking One(Nacalai Tesque)を用いて室温で1時間ブロッキングし、1次抗体(1/200でほぼ用いられた)、及びCan Get Signal(TOYOBO)で希釈された2次抗体(1/1000でほぼ用いられた)と逐次的にインキュベートした。検出は、化学発光法によって行った。
[免疫染色]
細胞を4%パラホルムアルデヒド(Nacalai Tesque)で室温で10分間固定し、50μg/mLのジギトニンを用いて5分間透過処理をし、その後、PBSを用いて洗浄した。室温で1時間にわたってBlocking Oneでインキュベートした後に、細胞を1次抗体及び蛍光標識2次抗体と逐次的にインキュベートしたが、それぞれのインキュベーションの後にはPBSによる洗浄がなされた。脂肪滴(LD)は、2次抗体と同時に添加したBODIPY 493/503と、2次抗体と同時に添加又は細胞分取の後に添加したLipiDye(Funakoshi)で染色した。核は、Hoechst 33342(Thermo Fisher Scientific)を用いて染色した。蛍光像は、ZENソフトウェアを用いて、室温で共焦点顕微鏡(LSM 700, Carl Zeiss)で取得した。
[生細胞におけるFRAP測定]
FRAP測定は、ZENソフトウェアを用い、Plan-Apochromat 63×/1.4NA油浸対物レンズ(Carl Zeiss)を装着した共焦点顕微鏡(LSM 700, Carl Zeiss)上で実施した。HeLa細胞中のGFP-ATGL及びPLIN3-GFPを488 nmで励起し、488/555 nmで光退色させた。走行ビームスプリッター(MBS405/488/555/639)が用いられた。GFP又はmCherryの蛍光は、変動第二ダイクロイックビームスプリッターを用いてそれぞれ493-1000 nm又は578-1000 nmで集められた。ピンホールの大きさは、GFPでは69μm、及びmCherryでは79μmに設定した。X軸とY軸のスキャンサイズは、512ピクセルとした。画像取得の時間間隔は、10.0秒に設定した。光退色の時間は15秒とした。時間tにおける相対蛍光強度(RFI)はZENソフトウェアを用いて測定し、下記式[1]:
FRIの回復曲線は、Origin 2017ソフトウェア(OriginLab Corp)1コンポーネント指数回復モデル、すなわち下記式[2]:
[比色分析によるトリグリセリド(TG)の定量]
3×106のHeLa細胞を1% Triton X-100を含む250μLのPBS中に懸濁した。上清を比色分析によるTG定量分析(Serum Triglyceride Quantification Kit, CELL BIOLABS, INC.)に供した。図6に示されるTG密度は、上清におけるものである。
[定量及び統計分析]
LD(とその会合タンパク質)の数及び相対面積は、ImageJ (Wayne Rasband and NIH)を用いて分析した。全てのデータは、平均±SEMで表された。統計学的有意差は、Studentのt検定を用いて評価した。p < 0.05が統計学的に有意であるとされた。
Materials and experimental methods [cells, transfection, and treatment of cells]
HeLa (Kyoto), HEK293T, and HepG2 cells were treated with Dulbecco's modified Eagle medium (DMEM; Gibco) containing 10% fetal bovine serum (Sigma) and penicillin/streptomycin (final concentration 100 U/mL and 100 μg/mL; Nacalai Tesque, respectively). ) At 37° C. in the presence of 7% CO 2 . Human visceral preadipocytes (Lonza) were maintained using the PGM-2 Bullet Kit (Lonza) according to the manufacturer's instructions and allowed to differentiate into mature adipocytes.
The plasmid was transfected into cells using Polyethylenimine MAX (Polysciences), and the siRNA was transfected into cells using RNAiMAX (Thermo Fisher Scientific). Oleic acid (OA; Merck) was conjugated to bovine serum albumin (BSA; fatty acids and endotoxin free; Sigma) in phosphate buffered saline (PBS) at a 6:1 molar ratio before use. Cells were treated with OA/BSA complexes containing a final concentration of 200-400 μM OA or corresponding concentrations of BSA alone for 16-24 hours. Triacsin C (Sigma) and orlistat (AdooQ BioScience) were diluted in DMSO and added to the medium at a final concentration of 5 μM for 6-24 hours and a final concentration of 100 μM for 24-48 hours, respectively. Interferon ν (PBL Assay Science) was added for 24 hours at the concentration shown in the figure. Brefeldin A (Nacalai Tesque) was added at a final concentration of 5 μg/mL for 6-24 hours.
[Plasmid and siRNA]
Wild-type and mutants with three tandem FLAG epitopes (mst-3xFLAG) at the C-terminus and EGFP (EGFP-mst) at the N-terminus have been previously described ((Liu et al., 2011. Morito et al., 2014). C3997Y (TGC to TAC), H4014N (CAC to AAC), C4017S (TGC to TCC), and C4032R (TGC to CGC) variants are the PrimeSTAR Mutagenesis Basal Kit. (TaKaRa) For easier fluorescence imaging analysis, wild-type and mutant mst-3×FLAG were cleaved at NheI and NotI sites, and pIRESpuro4 n-mCherry (Dr. Shigeo Murata, Graduate School of Pharmaceutical Science, provided by The University of Tokyo) The multi-cloning site (MCS) of this plasmid was used to match the open reading frame of vector-encoded mCherry and sub-cloned mst-3xFLAG. It was previously modified (the modified MCS sequence following mCherry was: SEQ ID NO: 1) and cleaved with XbaI and NotI prior to subcloning.peGFP-N1-ATGL was obtained from Dr. Hidde Ploegh ( Whitehead Institute, Massachusetts Institute of Technology) TIP-47/PLIN3-GFP was provided by Dr. Stefan Honing (Institute of Biochemistry I, University of Cologne) siRNA targeting human mysterin is Purchased from Invitrogen (#1: PNPLA2HSS125980 (3_RNAI); #2: PNPLA2HSS183700 (3_RNAI); #3: PNPLA2HSS183701 (3_RNAI)).
[antibody]
The mouse anti-mysterin monoclonal antibodies (1D6 and 1C9) were prepared as described previously (Kotani et al., 2017) and provided by Dr. Seiji Takashima, Graduate School of Medicine, Osaka University). Anti-PLIN3 antibody (Santa Cruz), anti-ATGL antibody (Santa Cruz for immunostaining; Cell Signaling for immunoblotting), anti-AUP1 antibody (Atlas Antibodies), anti-tubulin antibody (Millipore), anti-GAPDH antibody (Hy Test) , And anti-FLAG M2 antibody (Sigma) were used.
[CRISPR/Cas9 system]
Short double-stranded DNAs (SEQ ID NOS: 2 and 3) targeting the coding region of human mysterin were determined using CRISPR Search and Design Tool (Thermo Fisher), and pSpCas9(BB)-2A-Puro (PX459). V2.0 (provided by Dr. Feng Zhang; Addgene plasmid #62988). The vector was transfected into HeLa cells and maintained in the presence of 1 μg/mL puromycin for 7 days. The surviving cells were diluted and cultured, and the cells forming colonies were isolated and confirmed (#1 and #2 in FIG. S7A).
[Cell sorting]
Cell sorting was performed using the Lipid Droplet Isolation Kit (Cell Biolabs) according to the manufacturer's instructions. In FIG. 5H, 1/200 (total volume), 1/60 (lipid droplet; LD), 1/200 (cytoplasm), and 1/200 (membrane/cytoskeleton), and in FIG. Volume), 1/30 (LD), 1/250 (cytoplasm), and 1/250 (membrane/cytoskeleton) in FIG. 5J, 1/200 (total volume), 1/30 (LD), 1 /200 (cytoplasm) and 1/200 (membrane/cytoskeleton) were subjected to immunoblot analysis.
[Immunoblot]
Samples were prepared as previously described using cell fractionation procedures or directly from cells lysed with lysis buffer containing 1% NP-40. Samples were separated by SDS-PAGE using 5% or 3% to 10% gradient acrylamide gel (ATTO) and applied to PVDF membrane (Merck Millipore, Hessen, Germany) at 75V, 4°C for 1.5 hours. It was transcribed. The membrane was blocked with Blocking One (Nacalai Tesque) at room temperature for 1 hour, and the primary antibody (almost used at 1/200) and the secondary antibody diluted with Can Get Signal (TOYOBO) (1/200) were used. (Approx. used at 1000). The detection was performed by a chemiluminescence method.
[Immunostaining]
The cells were fixed with 4% paraformaldehyde (Nacalai Tesque) for 10 minutes at room temperature, permeabilized with 50 μg/mL digitonin for 5 minutes, and then washed with PBS. After incubation in Blocking One for 1 hour at room temperature, cells were sequentially incubated with primary antibody and fluorescently labeled secondary antibody, with a PBS wash after each incubation. Lipid droplets (LD) were stained with BODIPY 493/503 added at the same time as the secondary antibody and LipiDye (Funakoshi) added at the same time as the secondary antibody or after cell sorting. Nuclei were stained with Hoechst 33342 (Thermo Fisher Scientific). Fluorescent images were acquired on a confocal microscope (LSM 700, Carl Zeiss) at room temperature using ZEN software.
[FRAP measurement in living cells]
FRAP measurements were performed on a confocal microscope (LSM 700, Carl Zeiss) equipped with a Plan-Apochromat 63×/1.4NA oil immersion objective (Carl Zeiss) using ZEN software. GFP-ATGL and PLIN3-GFP in HeLa cells were excited at 488 nm and photobleached at 488/555 nm. A traveling beam splitter (MBS405/488/555/639) was used. GFP or mCherry fluorescence was collected at 493-1000 nm or 578-1000 nm, respectively, using a variable second dichroic beam splitter. The size of the pinhole was set to 69 μm for GFP and 79 μm for mCherry. The scan size for the X and Y axes was 512 pixels. The image acquisition time interval was set to 10.0 seconds. The photobleaching time was 15 seconds. The relative fluorescence intensity (RFI) at time t was measured using ZEN software, and the following formula [1]:
The FRI recovery curve is the Origin 2017 software (OriginLab Corp) one-component exponential recovery model, ie, the following equation [2]:
[Quantification of triglyceride (TG) by colorimetric analysis]
3×10 6 HeLa cells were suspended in 250 μL PBS containing 1% Triton X-100. The supernatant was subjected to TG quantitative analysis (Serum Triglyceride Quantification Kit, CELL BIOLABS, INC.) by colorimetric analysis. The TG densities shown in Figure 6 are in the supernatant.
[Quantitative and statistical analysis]
The number and relative area of LD (and its associated protein) were analyzed using ImageJ (Wayne Rasband and NIH). All data were expressed as mean±SEM. Statistical significance was assessed using Student's t test. p<0.05 was considered statistically significant.
結果と考察
ミステリンの細胞内分布を解明するために、N末端にmCherryを有するミステリン(mCherry-mst)を用いた高解像度蛍光顕微鏡法を実施した。一過的に発現したmCherry-mstは、HeLa細胞では、細胞質中に拡散した分布を示し、部分的に約1μmの直径のドーナツ型パターンを呈した(図1B参照)。この様相は、ライソゾーム、エンドソーム、及びLDなどの中程度の大きさの細胞内小胞構造を想起させるものであった。これらのうち、LDは多くの組織に存在する主要な脂肪貯蔵部位であり、代謝エネルギーと脂肪物質の供給源である(Walther and Farese, 2012)。この小さな液滴状オルガネラは、中性脂質トリグリセリド(TG)から主になる非水溶性コアとこれを包み込むERとの連結をしばしば残すリン脂質単層膜と脂質生成機能、脂質分解機能、又は制御機能を有する表面タンパク質のセットとから構成される(図1C参照)。BODIPY 493/503を用いた中性脂質の蛍光染色は、HeLa細胞でmCherry-mstがLDの表面を覆っていることを明らかにした(図1D参照)。そして、この蛍光染色は、HeLa細胞、ヒト胎児腎臓293T(HEK293T)細胞、及びヒト肝細胞がんHepG2細胞にオレイン酸(OA;インビボでの主要な脂肪酸)を添加したときに、より安定して検出可能であった(脂肪生成が優勢な条件;図5A〜C参照)。加えて、これらの細胞株及びヒト脂肪細胞は、内在的にミステリンを発現する(図5D参照)が、LDに局在化したミステリンもまた検出可能である(図1Eおよび1F参照;以前に報告されたように(Kobayashi et al., 2015; Ohkubo et al., 2015)、また、図5E及びFで再現されたように、内在性のミステリンの更なる良好な可視化はインターフェロン刺激によって発現上昇を必要とする)。細胞内分取は、過剰発現されたミステリンと内在性ミステリンが、HEK293T及びHepG2細胞において細胞質とLDに分布することを支持した(図5G〜J参照)。従って、ミステリンは、LDに局在化するタンパク質である。
Results and Discussion In order to elucidate the intracellular distribution of mysterin, high resolution fluorescence microscopy using mysterin having mCherry at the N-terminus (mCherry-mst) was performed. Transiently expressed mCherry-mst showed a diffuse distribution in the cytoplasm in HeLa cells, and partially exhibited a donut-shaped pattern with a diameter of about 1 μm (see FIG. 1B). This aspect was reminiscent of medium-sized intracellular vesicle structures such as lysosomes, endosomes, and LDs. Of these, LD is a major fat storage site present in many tissues and a source of metabolic energy and fatty substances (Walther and Farese, 2012). This small droplet organelle is a phospholipid monolayer that often leaves a link between the water-insoluble core consisting mainly of neutral lipid triglycerides (TGs) and the ER that encloses it, and adipogenic, lipolytic, or regulatory functions. It is composed of a set of functional surface proteins (see FIG. 1C). Fluorescent staining of neutral lipids with BODIPY 493/503 revealed that mCherry-mst covered the LD surface in HeLa cells (see FIG. 1D). This fluorescent staining was more stable when oleic acid (OA; a major fatty acid in vivo) was added to HeLa cells, human embryonic kidney 293T (HEK293T) cells, and human hepatocellular carcinoma HepG2 cells. It was detectable (conditions with predominant lipogenesis; see Figures 5A-C). In addition, these cell lines and human adipocytes express mysterin endogenously (see FIG. 5D), although LD localized mysterin is also detectable (see FIGS. 1E and 1F; previously reported). (Kobayashi et al., 2015; Ohkubo et al., 2015) and as reproduced in FIGS. 5E and F, further good visualization of endogenous mysterin resulted in increased expression upon interferon stimulation. I need). Intracellular sorting supported that overexpressed and endogenous mysterins were distributed in the cytoplasm and LD in HEK293T and HepG2 cells (see Figures 5G-J). Therefore, mysterin is a protein that localizes to LD.
LDに局在化するタンパク質に関して概ね2つの局在化経路が提案されている:ER−LDの連結部位を介する(I型)及び細胞質から直接局在化する(II型及びその他)(Kory et al., 2016)。前者の経路を通るいくつかのタンパク質は、疎水性ヘアピンモチーフによってER膜に最初に組み込まれ、その後、COPI機構に依存した様式でLDに移送される(Soni et al., 2009; Wilfling et al., 2014)。mCherry-mstのLDへの分布は、COPI機構の阻害剤であるブレフェルジンA(BFA)に感受性ではなく(図1G)、このことは、ATGLがBFAに感受性のLD分布を示すことと対照的である(図5K参照)。これらの結果は、ミステリンはI型のヘアピンモチーフを有するLDタンパク質ではないことを示唆する。むしろ、ミステリンの細胞質における相当量の分布(例えば、図1B及び5H参照)と膜画分における完全な欠如(図5H〜J参照)は、ミステリンが細胞質からLDに直接標的化されていることを示唆する。さらに、mCherry-mstは、LDにおいて光退色後の相当量の蛍光回復(FRAP)を示した(図1H参照)。このことは、LDに局在化したmCherry-mst(光退色した)と細胞質のmCherry-mst(光活性である)との間で分子交換が生じていることを示唆するものである。他のLDタンパク質(すなわち、ATGL、PLIN3/TIP-47、及びAUP1)と比較した場合、LDにおけるmCherry-mstの比較的大きな最大回復率と短い半回復時間は、LDへのミステリンの局在化が可逆的かつ迅速であることを示唆する(図4L及びM)。これらの結果から、ミステリンは、細胞質とLDとの間を直接的かつ迅速にシャトルしている可能性が高い。 Approximately two localization pathways have been proposed for proteins that localize in LD: via the junction site of ER-LD (type I) and directly from the cytoplasm (type II and others) (Kory et al. al., 2016). Some proteins through the former pathway are first incorporated into the ER membrane by a hydrophobic hairpin motif and then transported to LD in a COPI mechanism-dependent manner (Soni et al., 2009; Wilfling et al. , 2014). The LD distribution of mCherry-mst was not sensitive to Brefeldin A (BFA), an inhibitor of the COPI mechanism (FIG. 1G), in contrast to ATGL, which shows a BFA-sensitive LD distribution. Yes (see Figure 5K). These results suggest that mysterin is not an LD protein with a type I hairpin motif. Rather, the considerable distribution of mysterin in the cytoplasm (see, eg, FIGS. 1B and 5H) and the complete absence in the membrane fraction (see FIGS. 5H-J) indicate that mysterin is targeted directly from the cytoplasm to LD. Suggest. Furthermore, mCherry-mst showed a considerable amount of fluorescence recovery (FRAP) after photobleaching in LD (see Figure 1H). This suggests that molecular exchange occurs between LD-localized mCherry-mst (photobleached) and cytoplasmic mCherry-mst (photoactive). The relatively large maximal recovery rate and short half-recovery time of mCherry-mst in LD compared to other LD proteins (ie ATGL, PLIN3/TIP-47, and AUP1) resulted in localization of mysterin to LD. Is reversible and rapid (FIGS. 4L and M). These results indicate that mysterin likely shuttles directly and rapidly between the cytoplasm and LD.
mCherry-mstを一過的に過剰発現する細胞は、トランスフェクションされていない細胞よりも広範にわたってLDを形成した(図2A参照)。LDの定量分析によりLDの数とLDにより占められる面積は、ミステリン過剰発現細胞において顕著に増加することが明らかになった(図2B参照)。これに対して、CRISPR/Cas9媒介ノックアウト(KO)またはsiRNA媒介ノックダウンによるミステリンタンパク質の喪失は、OAを添加されていても、LDの有意な減少を起こした(図2C、2D、及び図6C参照;ノックアウト及びノックダウンの検証は、図6A及びBに示されている)。KO細胞株におけるTG含有量の減少も又比色分析によるTGの定量により確認された(図6D参照)。これらの観察は、ミステリンが、細胞の脂肪貯蔵の維持に関係することを示唆する。 Cells transiently overexpressing mCherry-mst formed LD more extensively than untransfected cells (see Figure 2A). Quantitative analysis of LD revealed that the number of LD and the area occupied by LD were significantly increased in mysterin overexpressing cells (see FIG. 2B). In contrast, loss of mysterin protein by CRISPR/Cas9-mediated knockout (KO) or siRNA-mediated knockdown caused a significant reduction in LD even with the addition of OA (FIGS. 2C, 2D, and FIG. See 6C; validation of knockout and knockdown is shown in Figures 6A and B). A decrease in TG content in the KO cell line was also confirmed by quantification of TG by colorimetric analysis (see Figure 6D). These observations suggest that mysterin is involved in maintaining cellular fat stores.
細胞の中性脂質の量は、細胞における脂肪生成と脂肪分解のバランスにより主に決定されており、そのいずれか又は両方がミステリンにより調節され得る。言い換えれば、ミステリンは、脂肪生成を促進する、及び/又は、脂肪分解を抑制して、脂肪の貯蔵を増加させる可能性がある。脂肪生成の阻害剤(トリアクシンC;脂肪酸アシルCoA合成酵素の阻害剤)又は脂肪分解の阻害剤(オルリスタット;一般的なリパーゼ阻害剤)の存在下でLDに対するミステリンの効果を再検証し、いずれの工程がミステリンにより影響を受けるのかを決定した。トリアクシンCを添加することによってTG合成の律速段階を遮断したときでも、mCherry-mstの過剰発現によるLD増強に対する影響は維持された(図2E及び2F参照)。このことは、LDに対するミステリンの効果は、主として脂質合成には依存しないことを示唆する。これに対して、オルリスタットによるTG動員の阻害は、LDに対するミステリンノックアウトの負の効果を大きく打ち消した(図2G及び2H参照)。このことは、ミステリンが、主に脂肪分解のプロセスに干渉することによってLDを増加させていることを示唆する。 The amount of neutral lipids in cells is largely determined by the balance of lipogenesis and lipolysis in cells, either or both of which may be regulated by mysterin. In other words, mysterin may promote lipogenesis and/or suppress lipolysis, increasing fat storage. Re-examine the effect of mysterin on LD in the presence of an inhibitor of lipogenesis (triaxin C; an inhibitor of fatty acid acyl CoA synthase) or an inhibitor of lipolysis (orlistat; a general lipase inhibitor), and It was determined if the process was affected by mysterin. Even when the rate-limiting step of TG synthesis was blocked by adding triaxin C, the effect of overexpression of mCherry-mst on LD enhancement was maintained (see Figures 2E and 2F). This suggests that the effect of mysterin on LD is largely independent of lipid synthesis. In contrast, inhibition of TG recruitment by orlistat largely negated the negative effect of mysterin knockout on LD (see Figures 2G and 2H). This suggests that mysterin increases LD mainly by interfering with the process of lipolysis.
TGの脂肪分解は、3つのLD表面のリパーゼであるATGL、HSL(ホルモン感受性リパーゼ)、及びMGL(モノアシルグリセロールリパーゼ)によって段階的に進んでいる(Walther and Farese, 2012)。これらの中で、ATGLは、律速であり、かつ最も影響力のあるリパーゼである((Zimmermann et al., 2004; Zechner et al., 2017)。mCherry-mstを過剰発現する細胞は、LDと会合したATGLの顕著な減少を示した(図3A、o/eで示された細胞)が、多くのトランスフェクションされていない細胞は、ATGLによって高度に被覆されたLDを示した(図3A、星印で示された細胞)。これと首尾一貫して、ミステリンKO細胞は、LDに付着したATGLの顕著な増加を示した(図3B及び3C参照)が、KO細胞において、ATGLそれ自体のタンパク質レベルには変動はなかった(図7−1A参照)。従って、ミステリンは、細胞におけるATGLの総量ではなく、その分布に干渉した。PLIN3及びAUP1などの他のLDタンパク質は、mCherry-mstと部分的に共局在を示した(図3D及び図7−1B〜D参照)が、ATGLはミステリンとはそのような共局在を示すことはなかった(図3E参照)。過剰発現の条件下ではより大きな差が観察された。ミステリンは、常に(100%)過剰発現したPLIN3及びAUP1と共局在した(図7E及びF参照)が、過剰発現したATGLとは決して(0%)共局在を示さなかった(図7−2M参照。)従って、LD表面タンパク質に対するミステリンの除去効果は、少なくともある程度、特異的であると言える。ATGLのLD分布は、LDからの流入と流出によって主に決定されるはずである。そこで、BFAの添加によってLDへのATGLの流入を選択的に阻害することによって、LDにおけるATGLの消失(流出)をモニターした。すると、ミステリンKD細胞においては、ATGLの流出において明確な遅延は見いだせなかった(図7−1G参照)。このことは、ミステリンによるATGLの除去は、LDからのATGLの流出の加速によるものではないことを示唆する。次に、BFA除去後のATGLの回復(流入)についても確かめた。HeLa細胞は、BFAで24時間前処理され、LDからATGLが完全に除去された。BFA除去後のATGLの回復は、ミステリンKD細胞においてより顕著であった(図7−1H参照)。このことは、ミステリンはLDへのATGLの流入を防ぐことによってATGLを除去することを示唆する。この点は、FRAP測定によってより正確に評価された。GFP-ATGLの光退色後の蛍光の回復は、ミステリンKO細胞において顕著に増大したが、LDにおけるATGLの分子交換がミステリンKO細胞においてより早いことを示すものである(図7−1I及び7−1J参照)。このことは、LDにおけるATGLの流入、流出のいずれか、及び流入と流出の両方がKO細胞においてより早いことを意味する。ミステリンの除去がLDにおけるATGLの蓄積に正に影響することを考えると、ATGLの流出ではなく流入がKO細胞において主に加速していると考えられる(すなわち、内在性ミステリンは、LDへのATGLの流入を妨げることによってLDにおけるATGLをおそらく低下させている)。対照的に、PLIN3-GFPは、野生細胞及びミステリンKOのHeLa細胞において、同様の蛍光回復曲線を示したが、このことはミステリンによる除外効果が非特異的なものではないことを示唆するものである(図7−2K及びL参照)。驚くべきことに、ミステリンとATGLとの間に生じる特異的な除外イベントは一方向性ではなかった。ATGLの過剰発現は、LDからミステリンを逆に除去したが(図7−2M参照)、このような効果は、過剰発現させたPLIN3またはAUP1では認められなかった(図7−1E及び7−1F参照)。従って、ミステリンとATGLとは、LD局在に関して互いに特異的に競合する可能性が高い(図7−2N参照)。しかしながら、ミステリンとATGLとの間の物理的相互作用については認められていない(図7−2O参照)。このことは、ミステリンとATGLとは第三の因子を介して互いに干渉している可能性を示唆する(例えば、両タンパク質のLDへの局在を促進する共通のアンカータンパク質に関する競合など)。ミステリンのノックアウトは、図2に示されるようにLDを有意に不安定化させた。しかし、この効果は、siRNAによるATGLの追加的ノックダウンによって打ち消された(図3F;ノックダウン効率は図7−2Pに示される)。これらの結果は、ミステリンによるLDの安定化効果は、LDからの律速となるリパーゼであるATGLの特異的除去に起因することを示唆する。 Lipolysis of TG is stepwise promoted by three LD surface lipases, ATGL, HSL (hormone-sensitive lipase), and MGL (monoacylglycerol lipase) (Walther and Farese, 2012). Among these, ATGL is the rate-limiting and most influential lipase ((Zimmermann et al., 2004; Zechner et al., 2017). Cells overexpressing mCherry-mst were identified as LD. Although there was a marked reduction in associated ATGL (FIG. 3A, cells shown at o/e), many untransfected cells showed LD highly coated by ATGL (FIG. 3A, Consistent with this, mysterin KO cells showed a significant increase in ATGL attached to LD (see FIGS. 3B and 3C), whereas in KO cells, ATGL itself. There was no change in protein levels (see Figure 7-1A), therefore mysterin interfered with the distribution of ATGL, but not the total amount of ATGL in cells, and other LD proteins such as PLIN3 and AUP1 were identified as mCherry-mst. Partial colocalization (see Figures 3D and 7-1B-D), but ATGL did not show such colocalization with mysterin (see Figure 3E). Greater differences were observed below: mysterin always co-localized (100%) with overexpressed PLIN3 and AUP1 (see FIGS. 7E and F) but never (0%) with overexpressed ATGL. Therefore, it can be said that the mysterin-removing effect on LD surface proteins is specific to at least some extent, and the LD distribution of ATGL is mainly due to inflow and outflow from LD. Therefore, the disappearance (efflux) of ATGL in LD was monitored by selectively inhibiting the influx of ATGL into LD by the addition of BFA, and then, in mysterin KD cells, ATGL was lost. No clear delay was found in the efflux of E. coli (see Figure 7-1G), suggesting that mysterin removal of ATGL was not due to accelerated ATGL efflux from LD. We also confirmed the recovery (influx) of ATGL after removal.HeLa cells were pretreated with BFA for 24 hours to completely remove ATGL from LD.Recovery of ATGL after removal of BFA was more pronounced in mysterin KD cells. It was remarkable (see FIG. 7-1H), which suggests that mysterin removes ATGL by preventing the influx of ATGL into LD. It was evaluated more accurately by P measurement. The recovery of fluorescence after photobleaching of GFP-ATGL was markedly increased in mysterin KO cells, indicating that the molecular exchange of ATGL in LD is faster in mysterin KO cells (FIGS. 7-11 and 7-). 1J). This means that either influx or efflux of ATGL in LD and both influx and efflux are earlier in KO cells. Given that removal of mysterin positively affects ATGL accumulation in LD, influx rather than ATGL efflux is thought to be predominantly accelerated in KO cells (ie, endogenous mysterin induces ATGL in LD). Probably lowering the ATGL in LD by blocking the influx of). In contrast, PLIN3-GFP showed similar fluorescence recovery curves in wild cells and in mysterin KO HeLa cells, suggesting that the mysterin exclusion effect is not non-specific. Yes (see FIGS. 7-2K and L). Surprisingly, the specific exclusion event that occurs between mysterin and ATGL was not unidirectional. Overexpression of ATGL reversely removed mysterin from LD (see Figure 7-2M), but no such effect was observed with overexpressed PLIN3 or AUP1 (Figures 7-1E and 7-1F). reference). Therefore, mysterin and ATGL are likely to compete specifically with each other for LD localization (see Figure 7-2N). However, no physical interaction between mysterin and ATGL was observed (see Figure 7-20). This suggests that mysterin and ATGL may interfere with each other via a third factor (eg, competition for a common anchor protein that promotes localization of both proteins to LD). Mysterin knockout significantly destabilized LD, as shown in FIG. However, this effect was abolished by the additional knockdown of ATGL by siRNA (FIG. 3F; knockdown efficiency is shown in FIG. 7-2P). These results suggest that the stabilizing effect of LD by mysterin is due to the specific removal of the rate-limiting lipase, ATGL, from LD.
ミステリンは、2つのAAA+ドメインとRINGフィンガードメインにおいてATPアーゼ活性とユビキチンリガーゼ活性とをそれぞれ発揮する(Liu et al., 2011; Morito et al., 2014)。そこで、LD形成におけるこれらの活性の関与について検証した。図4Aは、この研究において用いられた酵素学的な変異を図解したものである。A1A2は、ATP結合モチーフ(Aモチーフ)において2つの本質的変異を有し、B1B2は、ATPの加水分解に必須のMg結合モチーフ(Bモチーフ)において2つの本質的変異を有する。従って、これらの変異体は、ATP結合活性を失うか(A1A2)、ATPの加水分解活性を失う(B1B2)ものである(Morito et al., 2014)。N末端にmCherryを有するこれらの変異体はいずれも、LDに局在化することはなく、細胞質全体に分散した(図4B)。このことは、ミステリンのLDへの局在化には、ATP結合活性及び加水分解活性が本質的に関与していることを示すものである。ある種のAAA+タンパク質(例えば、カタニンやVps4)とのアナロジーを考慮すると、ミステリンのLDへの会合と解離は、おそらくATPの結合と加水分解のサイクルとシンクロナイズしている。 Mysterin exerts ATPase activity and ubiquitin ligase activity on the two AAA+ domains and the RING finger domain, respectively (Liu et al., 2011; Morito et al., 2014). Therefore, the involvement of these activities in LD formation was verified. FIG. 4A illustrates the enzymatic mutations used in this study. A1A2 has two essential mutations in the ATP binding motif (A motif) and B1B2 has two essential mutations in the Mg binding motif (B motif) that is essential for ATP hydrolysis. Therefore, these mutants either lose ATP binding activity (A1A2) or lose ATP hydrolytic activity (B1B2) (Morito et al., 2014). None of these mutants with mCherry at the N-terminus were localized in LD and dispersed throughout the cytoplasm (Fig. 4B). This indicates that the localization of mysterin to LD is essentially related to the ATP binding activity and the hydrolysis activity. Considering the analogy with certain AAA+ proteins (eg, catanine and Vps4), mysterin association and dissociation with LD is probably synchronized with the cycle of ATP binding and hydrolysis.
RINGフィンガーユビキチンリガーゼドメインを欠損した変異体(ΔRING)も、分布を変化させた。しかし、その様相はATPase変異体で観察されたものとは異なっていた。N末端にmCherryを有するΔRING変異体(mCherry-ΔRING)は、異常な凝集体様のパターンを示し、多くの細胞(〜80%)においてLD局在能を喪失した(図4Cの左パネル)。LDに上手く局在化したΔRING変異体は、ATGLに対して排他的効果を維持していた(図8A参照)。このことは、ATGLの除去は、ミステリンによるATGLのユビキチン化を介して生じるものではないことを示唆する。むしろ、ミステリンのユビキチンリガーゼ活性は、適切なLDへの分布のための自身の維持又は制御に関与しているようであった。ミステリンのユビキチンリガーゼ活性は、自身に対して発揮され(自己ユビキチン化)、ΔRING変異体では失われるとのこれまでの知見(Liu et al., 2011)は、ミステリンの自己維持又は自己制御モデルを支持し得る。 A mutant lacking the RING finger ubiquitin ligase domain (ΔRING) also altered the distribution. However, that aspect was different from that observed with the ATPase mutant. The ΔRING mutant with mCherry at the N-terminus (mCherry-ΔRING) showed an abnormal aggregate-like pattern and lost LD localization capacity in many cells (-80%) (left panel of FIG. 4C). The ΔRING mutant, which was successfully localized in LD, retained an exclusive effect on ATGL (see Figure 8A). This suggests that removal of ATGL does not occur via ubiquitination of ATGL by mysterin. Rather, mysterin ubiquitin ligase activity appeared to be involved in its maintenance or regulation for proper distribution into LD. Previous findings that the mysterin ubiquitin ligase activity is exerted on itself (self-ubiquitination) and is lost in the ΔRING mutant (Liu et al., 2011) have shown that a model of mysterin self-maintenance or self-regulation Can support.
期待されるように、ミステリンのLDへの分布とその脂肪安定化効果は、相互に関連していた。A1A2変異体及びB1B2変異体は、LDに対して正の効果を示さなかった(図4D)。ΔRING変異体は、凝集体様パターン(agg)を示すが、LDに対する正の効果を失った一方で、少数の細胞で認められたLDへの局在(LD)を維持した変異体は、一定のLD安定化効果を示した(図4D)。従って、ミステリンのこの2つの酵素活性は、その脂肪安定化機能にいずれも関与するものであると言える。 As expected, the distribution of mysterin in LD and its fat stabilizing effect were interrelated. The A1A2 and B1B2 mutants did not show a positive effect on LD (Fig. 4D). The ΔRING mutant shows an aggregate-like pattern (agg) but loses its positive effect on LD, while the mutant that retained the LD localization (LD) found in a small number of cells remained constant. The LD stabilizing effect was shown (FIG. 4D). Therefore, it can be said that these two enzyme activities of mysterin are involved in the fat stabilizing function.
ミステリンの代謝機能におけるRINGフィンガードメインの関与は、もやもや病(MMD)の病因論を考えると特に重要である。RINGフィンガードメイン内の保存されたシステイン/ヒスチジン残基の4つの変異が、白色人種のMMD症例において最近同定された(C3997Y, H4014N, C4017S, 及びC4032R)(図4E参照)(Guey et al., 2017; Raso et al., 2016; Cecchi et al., 2014)。C末端に3×FLAGタグを有する4つの変異体全てがLD局在を失ない、かつ、ΔRING変異体で観察されたのと非常に似た凝集体様構造形成を示すことが明らかとなった(図4F参照)。これらの変異体は代謝効果も失っていた(図4G)。このことは、白色人種のMMDにおける異常なLD代謝の病原性の関連を示唆するものである。これに対して、他のMMDにおいて変異体である、推定される機能構造を有しないC末端領域の東アジア人のR4810K、及びRINGフィンガードメインにおける非保存的残基である東アジア人/白色人種のD4013N((Liu et al., 2011)は、検出可能な異常を引き起こさなかった(図8B及びC参照)。そのような効果の欠失は、これらの推定上の構造的に非本質的位置に起因する可能性が高い。加えて、これらの変異体の分子的効果の不均質な強度は、MMDにおけるこれらの多様な病原性効果を説明しうる。 The involvement of the RING finger domain in the metabolic function of mysterin is particularly important considering the etiology of Moyamoya disease (MMD). Four mutations of conserved cysteine/histidine residues in the RING finger domain were recently identified in MMD cases of Caucasians (C3997Y, H4014N, C4017S, and C4032R) (see Figure 4E) (Guey et al. , 2017; Raso et al., 2016; Cecchi et al., 2014). It was revealed that all four mutants with a 3xFLAG tag at the C-terminus do not lose LD localization and show aggregate-like structure formation that is very similar to that observed with the ΔRING mutant. (See Figure 4F). These mutants also lost the metabolic effect (Fig. 4G). This suggests a pathogenic association of abnormal LD metabolism in Caucasian MMD. On the other hand, R4810K of C-terminal region without putative functional structure, which is a mutant in other MMD, and non-conserved residue in RING finger domain, East Asian/Caucasian Species D4013N ((Liu et al., 2011) caused no detectable abnormalities (see Figures 8B and C). Deletion of such effects was due to these putative structurally non-essential Possibly due to location.In addition, the heterogeneous intensity of the molecular effects of these variants may explain these diverse pathogenic effects in MMD.
考察
ミステリンの細胞内分布の詳細な分析によって、ミステリンがLDへ標的化されること、及びLDからのATGLの選択的な除去による細胞の脂肪貯蔵の正の制御因子として機能することが明らかとなった。ATGLにより開始される多段階のTGの動員は、細胞の/生命体のエネルギー代謝における重要な位置を占め、カテコールアミン及びインスリンにより刺激された因子/経路を含む、複数の因子/経路によって制御されている(Zechner et al., 2017)。内在性のミステリンのノックダウン/ノックアウトが細胞における有意な脂肪の喪失を引き起こしたことは、インビボにおける脂肪貯蔵の維持にミステリンが関与していることを示唆する。
Discussion A detailed analysis of the intracellular distribution of mysterin reveals that mysterin is targeted to LD and that it functions as a positive regulator of cellular fat storage by selective removal of ATGL from LD. It was Multistep TG recruitment initiated by ATGL occupies a key position in cellular/life energy metabolism and is regulated by multiple factors/pathways, including those stimulated by catecholamines and insulin. (Zechner et al., 2017). The knockdown/knockout of endogenous mysterin caused a significant loss of fat in the cells, suggesting that mysterin is involved in maintaining fat stores in vivo.
ミステリンのLD局在及び脂肪安定化効果は、その酵素活性を必要とする。安定なオリゴマー(6量体と思われる)を形成する多くのAAA+タンパク質とは異なり、ミステリンは、動的にそのオリゴマー状態(6量体と思われる)を変更する。ミステリンは、第1のAAA+モジュールでATPに結合するとオリゴマーを形成し、第2のAAA+モジュールにおいて別のATPが加水分解すると解離した(図8D参照)(Morito et al., 2014)。ミステリンA1A2変異体及びB1B2変異体は、これらのATP結合活性及び加水分解活性をそれぞれ喪失しており、それぞれモノマー及びオリゴマー状態において部分的にオリゴマー形成/解離サイクルが停止する(Morito et al., 2014)。これらの変異体においては、共通してLDへの局在化が損なわれており(図4B参照)、このことは、ミステリンのLDへの局在化は、静的状態(すなわち、モノマー又はオリゴマー)によって単に決定されるのではなく、ATP結合/加水分解の動的サイクルを介して制御されていることを示唆するものである。ミステリンのオリゴマー化サイクルは、いくつかの例外的なAAA+メンバーと類似していた。カタニン及びVps4はATPと結合した状態で、それぞれ微小管及びESCRT-IIIなどの標的タンパク質複合体上でオリゴマー化する(図4H参照)(Ogura and Wilkinson, 2001)。そして、ATPの加水分解の際にこれらの標的複合体の分解を媒介した後、拡散するモノマー形態に戻る(図4H参照)。ミステリンは、ATPの結合/加水分解サイクルと共役して標的LD上(又は表面タンパク質上)で同様に集合し、解離しうる(図4I参照)。カタニン及びVsp4においては、これらの基質複合体に直接的に結合してこれらの解離を媒介するが、ミステリンとATGLとの間には何らの物理的相互作用は認められず(図7−2O参照)、LDにおいて既に存在しているATGLの流出についての明らかな促進は認められなかった(図7G参照)。仮にミステリンがカタニン及びVsp4と同様の活性を発揮するとしても、その直接的な標的はATGLでは無いはずである。合理的なシナリオとしては、ミステリン及びATGLは、両タンパク質のLDへの局在を促進する共通のアンカータンパク質への結合に関して互いに競合するというものである(図7−2N参照)。ミステリンは、そのAAA+活性を用いて推定されるアンカータンパク質に影響し得、LDへのATGLの流入を防ぐ。逆に、ATGLは、アンカータンパク質を独占し得て、LDからミステリンを除去する。
ミステリンのLDへの標的化は、そのユビキチンリガーゼ活性により影響を受ける。ΔRING変異体と白色人種のモヤモヤ病システイン/ヒスチジン変異体は、LDからの実質的な脱離を示し、凝集体様パターンの形成を示した(図4C及び4F)。このことは、ミステリンの自身に対するユビキチンリガーゼ活性(自己ユビキチン化)が、他のユビキチンリガーゼにおいて見出されるのと同様(Baldridge and Rapoport, 2016)自己維持又は自己制御機能を発揮することを示唆する。
The LD localization and fat stabilizing effects of mysterin require its enzymatic activity. Unlike many AAA+ proteins that form stable oligomers (presumably hexamers), mysterins dynamically change their oligomeric state (presumably hexamers). Mysterin formed an oligomer upon binding to ATP in the first AAA+ module and dissociated upon hydrolysis of another ATP in the second AAA+ module (see Figure 8D) (Morito et al., 2014). The mysterin A1A2 and B1B2 mutants have lost their ATP-binding and hydrolytic activities, respectively, and partially terminate the oligomerization/dissociation cycle in the monomer and oligomer states, respectively (Morito et al., 2014). ). Localization to LD was commonly impaired in these mutants (see Figure 4B), which indicates that mysterin localization to LD was static (ie, monomeric or oligomeric). ), suggesting that it is regulated through a dynamic cycle of ATP binding/hydrolysis. The mysterin oligomerization cycle was similar to some exceptional AAA+ members. Katanin and Vps4, while bound to ATP, oligomerize on microtubules and target protein complexes such as ESCRT-III, respectively (see Figure 4H) (Ogura and Wilkinson, 2001). It then mediates the degradation of these target complexes during ATP hydrolysis and then returns to the diffusing monomeric form (see Figure 4H). Mysterin can similarly assemble and dissociate on the target LD (or on surface proteins) in conjugation with the binding/hydrolysis cycle of ATP (see Figure 41). In tannin and Vsp4, they directly bind to these substrate complexes and mediate their dissociation, but no physical interaction between mysterin and ATGL was observed (see FIG. 7-2O). ), there was no apparent enhancement of the already existing ATGL efflux in LD (see Figure 7G). Even if mysterin exerts a similar activity to katanin and Vsp4, its direct target should not be ATGL. A rational scenario is that mysterin and ATGL compete with each other for binding to a common anchor protein that promotes localization of both proteins to LD (see Figure 7-2N). Mysterin can affect the putative anchor protein using its AAA+ activity, preventing the influx of ATGL into LD. Conversely, ATGL can monopolize the anchor protein, removing mysterin from the LD.
Targeting mysterin to LD is affected by its ubiquitin ligase activity. The ΔRING mutant and Caucasian Moyamoya disease cysteine/histidine mutants showed substantial elimination from LD, indicating the formation of aggregate-like patterns (FIGS. 4C and 4F). This suggests that mysterin's own ubiquitin ligase activity (self-ubiquitination) exerts a self-maintaining or self-regulatory function similar to that found in other ubiquitin ligases (Baldridge and Rapoport, 2016).
もやもや病の観点からは、今回の知見は、事前に予測することは困難であった。従前の病因論研究では、肥満や脂質異常症などの代謝異常ともやもやの関連は想定されていなかった(Scott and Smith, 2009)。組織病理学研究では、病変部において血管平滑筋細胞の肥厚化と血管内腔での血栓形成などが認められるが、アテローム硬化性の変化は典型的には認められていない(Scott and Smith, 2009)。従って、もやもや病は、脂質代謝と密接に関連するとはこれまで考えられてこなかった。しかしながら、RINGフィンガードメインにおける複数のもやもや病変異がミステリンの代謝機能を損なわせたという今回の知見は、もやもや病と脂肪異常との潜在的な関連を示唆するものである。心血管障害を含むヒトの障害の範囲は、様々な細胞/組織におけるLDの機能異常及び/又は制御異常(変異LDタンパク質によりしばしば引き起こされる)と関連している(Krahmer et al., 2013)。しかし、もやもや病においては、いずれの細胞/組織(例えば、血管内皮、平滑筋、内皮前駆細胞、又は免疫細胞)が主要な障害を形成するのかは知られていない(Scott and Smith, 2009)。ミステリン変異体の異常な凝集様構造は、多くの神経変性疾患において見られるように細胞傷害作用を発揮すると考えられ(Labbadia and Morimoto, 2015)、もやもや病と脂質代謝異常の関連がほとんど報告されていないことを踏まえて、この細胞障害がもやもや病の主因であると考えられる。
RINGフィンガードメインにおける白色人種のシステイン/ヒスチジン変異体の顕著な局在/機能異常とは異なり、推定される非本質的部位における東アジア人のR4810K変異体及び東アジア人/白色人種のD4013N変異体は、ミステリンの代謝機能を明確には変化させなかった。この事実は、これらの変異体の遺伝浸透度の度合いを説明し得る。R4810K及びD4013Nの保有者は、もやもや病に感受性であるが、常に発症するわけではないが(すなわち、遺伝浸透度がとても低い/不完全である)、システイン/ヒスチジン変異体の保有者は常にもやもや病を発症した(すなわち、その遺伝浸透度は、とても高い/完全である)(Raso et al., 2016; Liu et al., 2011; Kamada et al., 2011; Guey et al., 2017; Cecchi et al., 2014)。R4810K及びD4013Nは、ミステリンの代謝機能に対して中程度又は非常に軽微な効果のみを発揮し得、これまでの病因論及び遺伝学的研究において繰り返し議論されてきたように、追加の環境的及び/又は遺伝的要因(例えば、炎症)があった場合にのみ、もやもや病発症の切っ掛けとなると考えられる(Scott and Smith, 2009; Koizumi et al., 2016)。
From the perspective of Moyamoya disease, it was difficult to predict this finding in advance. Previous etiology studies did not assume a relationship between obesity and dyslipidemia and other metabolic disorders (Scott and Smith, 2009). Histopathological studies showed thickening of vascular smooth muscle cells and thrombus formation in the vascular lumen in lesions, but atherosclerotic changes were not typically observed (Scott and Smith, 2009). ). Therefore, Moyamoya disease has not been previously thought to be closely associated with lipid metabolism. However, the findings that multiple moyamoya disease mutations in the RING finger domain impaired the metabolic function of mysterin suggest a potential link between moyamoya disease and adiposity. A range of human disorders, including cardiovascular disorders, are associated with dysfunction and/or dysregulation of LD in various cells/tissues (often caused by mutant LD proteins) (Krahmer et al., 2013). However, it is not known which cells/tissues (eg, vascular endothelium, smooth muscle, endothelial progenitor cells, or immune cells) form a major disorder in Moyamoya disease (Scott and Smith, 2009). Aberrant aggregate-like structures of mysterin mutants are thought to exert cytotoxicity as seen in many neurodegenerative diseases (Labbadia and Morimoto, 2015), and the association between moyamoya disease and dyslipidemia has been mostly reported. Based on its absence, it is thought that this cell disorder is the main cause of moyamoya disease.
Unlike the prominent localization/dysfunction of Caucasian cysteine/histidine variants in the RING finger domain, an East Asian R4810K variant and an East Asian/Caucasian D4013N variant at a putative nonessential site The mutant did not clearly change the metabolic function of mysterin. This fact may explain the degree of genetic penetrance of these variants. Carriers of R4810K and D4013N are susceptible to moyamoya disease but do not always develop (ie, have very low/imperfect penetrance), but carriers of cysteine/histidine variants are always moyamoya. Disease (ie, its genetic penetrance is very high/complete) (Raso et al., 2016; Liu et al., 2011; Kamada et al., 2011; Guey et al., 2017; Cecchi et al., 2014). R4810K and D4013N may exert only moderate or very slight effects on the metabolic function of mysterin and, as has been repeatedly discussed in previous etiology and genetic studies, R4810K and D4013N exert additional environmental and Only if there is a genetic factor (for example, inflammation), it is thought that the cause of the onset of moyamoya disease (Scott and Smith, 2009; Koizumi et al., 2016).
今回の結果から、ミステリンは、中性脂肪の貯蔵のために特化した、偏在的オルガネラである脂肪滴を包み込み、脂肪滴表面からATGLリパーゼの除去を介して脂肪滴を安定化することが示された。ミステリンの正しい脂肪滴への局在化には、ATPアーゼ活性とユビキチンリガーゼ活性の両方が必要である。ミステリンの正しい脂肪滴への局在化は、ユビキチンリガーゼドメインにおける白人のもやもや病変異によって顕著に障害される。これらの知見から、ミステリンが細胞内の脂肪貯蔵機構の新しい構成要素であることが明らかとなった。また、もやもや病の発症と遺伝的変異などを原因とするミステリンの異常凝集様構造形成との関連が示唆される。 Our results show that mysterin wraps lipid droplets, ubiquitous organelles specialized for triglyceride storage, and stabilizes the lipid droplets through removal of ATGL lipase from the lipid droplet surface. Was done. Both ATPase and ubiquitin ligase activities are required for the correct localization of mysterin to lipid droplets. Localization of mysterin to correct lipid droplets is markedly impaired by Caucasian moyamoya disease mutations in the ubiquitin ligase domain. From these findings, it became clear that mysterin is a new component of the intracellular fat storage mechanism. In addition, it is suggested that the relationship between the onset of moyamoya disease and the formation of abnormal aggregate-like structure of mysterin caused by genetic mutation.
Claims (9)
被検化合物とミステリンまたはその変異体とを接触させることを含む、方法。 A method for screening a compound that regulates fat metabolism, or a compound that eliminates abnormal aggregate formation of mysterin, comprising:
A method comprising contacting a test compound with mysterin or a variant thereof.
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2018
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會退詩央莉 他: "モヤモヤ病遺伝子ミステリンによる脂肪代謝の制御", 臨床ストレス応答学会大会抄録集, vol. 13, JPN6022055201, 26 October 2018 (2018-10-26), pages 48, ISSN: 0005057867 * |
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US20220307033A1 (en) * | 2021-03-02 | 2022-09-29 | Regeneron Pharmaceuticals, Inc. | Treatment Of Liver Disease With Ring Finger Protein 213 (RNF213) Inhibitors |
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