CAPS

提供: 脳科学辞典
これは、このページの承認済み版です。最新版ではありません。 最新版を閲覧
移動先: 案内検索

定方 哲史
群馬大学 先端科学研究指導者育成ユニット
DOI:10.14931/bsd.809 原稿受付日:2012年3月16日 原稿完成日:2012年3月30日
担当編集委員:柚崎 通介(慶應義塾大学 医学部生理学)

Ca2+-dependent secretion activator
PDB rendering based on 1wi1.
Identifiers
Symbols CADPS; CADPS1; CAPS; CAPS1
External IDs OMIM604667 MGI1350922 HomoloGene2755 GeneCards: CADPS Gene
Orthologs
Species Human Mouse
Entrez 8618 27062
Ensembl ENSG00000163618 ENSMUSG00000054423
UniProt Q9ULU8 Q80TJ1
RefSeq (mRNA) NM_003716.3 NM_001042617.1
RefSeq (protein) NP_003707.2 NP_001036082.1
Location (UCSC) Chr 3:
62.38 – 62.86 Mb
Chr 14:
13.21 – 13.66 Mb
PubMed search [1] [2]
Ca2+-dependent secretion activator 2
Identifiers
Symbols CADPS2; FLJ40851; KIAA1591
External IDs OMIM609978 MGI2443963 HomoloGene23060 GeneCards: CADPS2 Gene
RNA expression pattern
PBB GE CADPS2 219572 at tn.png
More reference expression data
Orthologs
Species Human Mouse
Entrez 93664 320405
Ensembl ENSG00000081803 ENSMUSG00000017978
UniProt Q86UW7 Q8BYR5
RefSeq (mRNA) NM_001009571.3 NM_001252105.1
RefSeq (protein) NP_001009571.2 NP_001239034.1
Location (UCSC) Chr 7:
121.96 – 122.53 Mb
Chr 6:
23.21 – 23.79 Mb
PubMed search [3] [4]

英語名:Ca2+-dependent activator protein for secretion (CAPS)

 有芯小胞の輸送・分泌に関与する145kDaの水溶性タンパク質。神経系、および内分泌系の細胞に発現が見られる。自閉症や糖尿病などとの関連が示唆されている。

ファミリー

 脊椎動物においてはCAPS1、CAPS2の2つのファミリーメンバーが存在する(Official gene symbolはそれぞれCadps, Cadps2)が、線虫ショウジョウバエにおいてはパラログは存在せず、一遺伝子のみである。

機能

 1992年、145kDのタンパク質がCa2+依存的な有芯小胞(DCV)の分泌に重要であることが報告された[1]。後にCAPS1 cDNAcDNAがクローニングクローニングされ、線虫UNC-31の脊椎動物ホモログであることが明らかになった[2]。さらにCAPS1のPHドメインホスファチジルセリンホスファチジルイノシトール4,5-二リン酸を介して 細胞膜に結合すること、C末の135アミノ酸が有芯小胞に結合することなどが分かってきた[3]。2004年には、CAPS1の働きとして、有芯小胞のプライミングステップに関与すると報告された[4]。これがCAPS1の働きとしての最初の主張である。しかし、後のCAPS1 KOマウスを用いた報告では、CAPS1がプライミングステップに重要であるという結論を否定し、有芯小胞へのカテコールアミンのローディングステップに働いているという主張がされた[5]。その後、同グループはCAPS1とCAPS2はシナプス小胞のプライミングステップに関与すると大幅に主張を変えている[6]。また、CAPS1はゴルジ膜における有芯小胞の生合成に関与するという報告もあり[7]、CAPSタンパク質の働きとしては、有芯小胞の分泌に関与することは明らかなものの、どのステップに関与しているのかについては未だ統一的な見解がない。


構造

 CAPS1、CAPS2ともに、C2ドメイン、PHドメインを有し、C末の135アミノ酸で有芯小胞に結合する。C末側はシナプス小胞のプライミングステップに関与するタンパク質であるMunc13と低い相同性がある(図1)。

図1.CAPSタンパク質の構造

分布

 脳組織においてCAPS1は幅広く発現するが、CAPS2は特異的な細胞のみで発現する。CAPS2発現細胞としては、大脳介在ニューロン(一部)、海馬顆粒細胞CA1錐体細胞・介在ニューロン(一部)、小脳の顆粒細胞、中脳ドーパミン産生細胞、海馬台手綱核で強い発現が見られる。CAPS1に関しては殆どの神経細胞で発現が見られる。

 脳以外では、副腎髄質ランゲルハンス島などでCAPS1の強い発現が見られ、 甲状腺C細胞主細胞気管支上皮などでCAPS2の強い発現が見られる。

疾患との関係

 CAPS2遺伝子はヒト7番染色体長腕部にある自閉症責任領域(AUTS1)に位置している。自閉症は、三歳までに発病する精神疾患として知られ、「対人関係における障害」、「言語などによるコミュニケーションの障害」、「興味の限局、反復的で常同的な行動」を特徴とした疾患である。人口千人当たり一人以上の割合で発症する非常に発症率の高い病気であるが、その発症メカニズムは明らかになっていない。 一卵性双生児の一致率が70~90%であることから、遺伝子の異常が関与すると考えられている。

 CAPS2 KOマウスは、社会性行動の異常、母性行動の異常、多動、新奇環境への適応力の低下、小脳VI, VII葉の低形成、プルキンエ細胞の減少といった自閉症様の形質を示すことが明らかになった。また、ヒト自閉症患者の血中におけるCAPS2の発現を解析したところ、一部の患者にて患者特異的にCAPS2のexon3のスキップが亢進していることが分かった。このexon 3-skipped CAPS2は、軸索輸送タンパク質であるp150Gluedに結合できず、プレシナプス部に輸送されないことなどが明らかになった。これらの結果から、一部の自閉症患者の脳内では、exon 3-skipped CAPS2の発現によってBDNFの局所的分泌が異常になり、これが神経ネットワークの形成異常につながる可能性が示唆された(図2)[8][9]

図2.CAPS2による細胞局所からのBDNF分泌とエクソン3欠損型の分泌障害モデル

参考文献

  1. J H Walent, B W Porter, T F Martin

    A novel 145 kd brain cytosolic protein reconstitutes Ca(2+)-regulated secretion in permeable neuroendocrine cells.
    Cell: 1992, 70(5);765-75 [PubMed:1516133] [WorldCat.org]

  2. K Ann, J A Kowalchyk, K M Loyet, T F Martin

    Novel Ca2+-binding protein (CAPS) related to UNC-31 required for Ca2+-activated exocytosis.
    J. Biol. Chem.: 1997, 272(32);19637-40 [PubMed:9289490] [WorldCat.org]

  3. Ruslan N Grishanin, Vadim A Klenchin, Kelly M Loyet, Judith A Kowalchyk, Kyoungsook Ann, Thomas F J Martin

    Membrane association domains in Ca2+-dependent activator protein for secretion mediate plasma membrane and dense-core vesicle binding required for Ca2+-dependent exocytosis.
    J. Biol. Chem.: 2002, 277(24);22025-34 [PubMed:11927595] [WorldCat.org] [DOI]

  4. Ruslan N Grishanin, Judith A Kowalchyk, Vadim A Klenchin, Kyougsook Ann, Cynthia A Earles, Edwin R Chapman, Roy R L Gerona, Thomas F J Martin

    CAPS acts at a prefusion step in dense-core vesicle exocytosis as a PIP2 binding protein.
    Neuron: 2004, 43(4);551-62 [PubMed:15312653] [WorldCat.org] [DOI]

  5. Dina Speidel, Cathrin E Bruederle, Carsten Enk, Thomas Voets, Frederique Varoqueaux, Kerstin Reim, Ute Becherer, Francesco Fornai, Stefano Ruggieri, Yvonne Holighaus, Eberhard Weihe, Dieter Bruns, Nils Brose, Jens Rettig

    CAPS1 regulates catecholamine loading of large dense-core vesicles.
    Neuron: 2005, 46(1);75-88 [PubMed:15820695] [WorldCat.org] [DOI]

  6. Wolf J Jockusch, Dina Speidel, Albrecht Sigler, Jakob B Sørensen, Frederique Varoqueaux, Jeong-Seop Rhee, Nils Brose

    CAPS-1 and CAPS-2 are essential synaptic vesicle priming proteins.
    Cell: 2007, 131(4);796-808 [PubMed:18022372] [WorldCat.org] [DOI]

  7. Tetsushi Sadakata, Yo Shinoda, Yukiko Sekine, Chihiro Saruta, Makoto Itakura, Masami Takahashi, Teiichi Furuichi

    Interaction of calcium-dependent activator protein for secretion 1 (CAPS1) with the class II ADP-ribosylation factor small GTPases is required for dense-core vesicle trafficking in the trans-Golgi network.
    J. Biol. Chem.: 2010, 285(49);38710-9 [PubMed:20921225] [WorldCat.org] [DOI]

  8. Tetsushi Sadakata, Miwa Washida, Yoshimi Iwayama, Satoshi Shoji, Yumi Sato, Takeshi Ohkura, Ritsuko Katoh-Semba, Mizuho Nakajima, Yukiko Sekine, Mika Tanaka, Kazuhiko Nakamura, Yasuhide Iwata, Kenji J Tsuchiya, Norio Mori, Sevilla D Detera-Wadleigh, Hironobu Ichikawa, Shigeyoshi Itohara, Takeo Yoshikawa, Teiichi Furuichi

    Autistic-like phenotypes in Cadps2-knockout mice and aberrant CADPS2 splicing in autistic patients.
    J. Clin. Invest.: 2007, 117(4);931-43 [PubMed:17380209] [WorldCat.org] [DOI]

  9. Tetsushi Sadakata, Wataru Kakegawa, Akira Mizoguchi, Miwa Washida, Ritsuko Katoh-Semba, Fumihiro Shutoh, Takehito Okamoto, Hisako Nakashima, Kazushi Kimura, Mika Tanaka, Yukiko Sekine, Shigeyoshi Itohara, Michisuke Yuzaki, Soichi Nagao, Teiichi Furuichi

    Impaired cerebellar development and function in mice lacking CAPS2, a protein involved in neurotrophin release.
    J. Neurosci.: 2007, 27(10);2472-82 [PubMed:17344385] [WorldCat.org] [DOI]