「ネプリライシン」の版間の差分

英: Neprilysin、英略語: NEP

同義語: エンケファリナーゼ、中性エンドペプチダーゼ24.11、CD10、membrane metallo-endopeptidase、common acute lymphoblastic leukemia antigen (CALLA,急性リンパ性白血病共通抗原)

ネプリライシン(EC 3.4.24.11)は、5-40アミノ酸残基ほどの長さを有するペプチドを基質として、ペプチド内部の疎水性アミノ酸残基の前で切断を行う膜結合型のメタロペプチダーゼである。エンケファリナーゼや中性エンドペプチダーゼ24.11とも呼ばれ、白血球のCD10抗原としても知られている<ref name=ref1><pubmed> 8475170 </pubmed></ref><ref name=ref2>'''Turner AJ'''<br>Neprilysin, In Handbook of Proteolytic Enzyzmes, Second edition, , vol. 1, chap.108. Barrett AJ, Rawlings ND, Woessner JF, Eds. <br>''Academic Press (London)'':2004 </ref>。アルツハイマー病脳に蓄積し、発症に中核的役割を果たすアミロイドβペプチドの脳内主要酵素であることが明らかにされて以来、病態との関連性や創薬標的として注目されている<ref name=ref3><pubmed> 16112736 </pubmed></ref><ref name=ref4><pubmed> 16457902 </pubmed></ref>。前立腺などのがんの進行にも関与することが知られている<ref name=ref2 />。

1.ネプリライシンとは

ネプリライシンは活性部位が存在するカルボキシル末端側は管腔側/細胞外に配向するⅡ型の膜貫通型ペプチダーゼである。活性中心にZn結合モチ−フ(HEXXH配列)を有することから、メタロペプチダ−ゼに分類される<ref name=ref1 /><ref name=ref2 />。別名として、エンケファリナーゼ、中性エンドペプチダーゼ24.11、CD10、membrane metallo-endopeptidase、common acute lymphoblastic leukemia antigen (CALLA)とも呼ばれている。プロテアーゼのM13ファミリーのMA(E)クランに分類される。脊椎動物に広く分類し、バクテリア由来のサーモライシンと高い相同性を示す<ref name=ref1 /><ref name=ref2 />。

全長は750のアミノ酸残基で構成されるが、プロセッシングにより通常１番目のメチオニンは取り除かれている<ref name=ref5> http://www.uniprot.org/uniprot/P08473 </ref>。細胞内ドメインは27アミノ酸残基と短く、リン酸化部位が認められるが、その生理的役割は不明である。一方、細胞外ドメインには4つのN型糖鎖結合部位があり、これらの糖鎖を欠失させると酵素活性が低下する<ref name=ref2 />。ネプリライシンの遺伝子転写産物は選択的スプライシングによって数種類のタイプがあり、神経細胞に特異的な遺伝子転写産物が存在する <ref name=ref6><pubmed> 2528730 </pubmed></ref><ref name=ref7><pubmed> 7890699 </pubmed></ref><ref name=ref8><pubmed> 9750180 </pubmed></ref>。しかし、このスプライスバリアントの構造的な違いは、5’側の非翻訳領域にあるため、翻訳後のアミノ酸配列の一次構造には影響を与えない。相同性の高いタンパク質としては、ネプリライシン様ペプチダーゼ（NEPLP, neprilysin-like peptidase, Membrane metallo-endopeptidase-like, Neprilysin-2）がある<ref name=ref9> http://www.uniprot.org/uniprot/Q495T </ref><ref name=ref10><pubmed> 11278416 </pubmed></ref>。NEPLPにはスプライスバリアント(α、β、γ)があり、ネプリライシンとのアミノ酸配列の相同性はそれぞれ53.5、54.8、51.3%（ヒトの場合）であるが、ネプリライシンに比較するとAβ分解活性が著しく低い<ref name=ref10 />。

ネプリライシンは体内で広く分布しているが、特に腎臓の刷子縁膜、小腸、胎盤、免疫系の細網細胞、精巣および卵巣に高発現している<ref name=ref1 /><ref name=ref2 /><ref name=ref3 />。脳では尾状核被殻、脈絡叢、淡蒼球、黒質、嗅結節、歯状回分子層および海馬網状分子層に強い発現が見られる<ref name=ref11><pubmed> 12074840 </pubmed></ref>。新皮質ではⅡ・ⅢおよびV層に、嗅内皮質のような旧皮質ではIおよびⅢ層に豊富に存在し、層間で異なる局在性を示す。貫通線維束、Schaffer側枝、反回側枝など海馬体の主要神経回路を構成する神経線維の終末部位(プレシナプス部位)に存在している<ref name=ref11 />。ネプリライシンは膜タンパク質であり、タンパク合成後、分泌(シナプス)小胞に乗り、軸索を通してシナプス終末に運ばれるので、上述のような神経回路をつなぐシナプス間隙でAβを分解していると考えられている。

ネプリライシンは一般に5kDa以下のペプチド（アミノ酸としては40残基ほど）に作用して、ペプチド内部の疎水性アミノ酸残基のアミノ末端側でペプチド結合の切断を行う。酵素反応の至適pHが中性（やや弱酸性のpH 6.0）であることが、中性エンドペプチダーゼの由来となっている。特異的阻害剤として、チオルファン(thiorphan)がある<ref name=ref1 /><ref name=ref2 />。酵素化学的基質にはエンケファリン、ニューロペプチドY、ソマトスタチン、心房性ナトリウム利尿ペプチド、ブラジキニンおよびタキキニン類(サブスタンス Pなど)のような神経ペプチドが知られている(図参照)<ref name=ref1 /><ref name=ref2 /><ref name=ref3 /><ref name=ref12><pubmed> 9750180 </pubmed></ref>。また、アルツハイマー病の発症に中核的役割を果たすアミロイドβペプチド（Aβ）の分解に関与する脳内主要酵素である <ref name=ref3 /><ref name=ref4 /><ref name=ref13><pubmed> 10655101 </pubmed></ref><ref name=ref14><pubmed> 11375493 </pubmed></ref>。Aβについては単量体Aβだけでなく、より神経毒性が強いオリゴマー型Aβも分解することができる唯一のペプチダーゼである<ref name=ref15><pubmed> 12972166 </pubmed></ref>。従って、プレシナプスに局在するネプリライシンの活性を増強してやれば、オリゴマー型Aβによる毒性からシナプスを保護できることを意味する。

遺伝子欠損マウスは生存可能で、繁殖能力も見掛け上正常であるが、末梢組織では幾つかの表現型を呈する。たとえば、エンドトキシン [脚注1]ショックによる感受性<ref name=ref16><pubmed> 7760013 </pubmed></ref>や低酸素負荷による換気応答<ref name=ref17><pubmed> 10517751 </pubmed></ref>が著しく増大している。消化管では血管透過性が2〜3倍亢進しているが、これはリコンビナントのネプリライシンやブラジキニンまたはサブスタンスＰの受容体アンタゴニストの投与によって回避される<ref name=ref18><pubmed> 9256283 </pubmed></ref>。また、遺伝子欠損マウスでは心房性ナトリウム利尿ペプチド（ANP）の分解が抑制されるため、血圧が20%程度低下している<ref name=ref18 />。しかし、慢性的低酸素負荷を与えると、野生型マウスに比較して、肺動脈の血管平滑筋細胞が異常増殖するため、肺組織内は高血圧状態になることが示されている<ref name=ref19><pubmed> 19234135 </pubmed></ref>。サブスタンスP誘発アレルギー性接触皮膚炎<ref name=ref20><pubmed> 11145711 </pubmed></ref>やブラジキニン誘発痛覚過敏<ref name=ref21><pubmed> 11931342 </pubmed></ref>に対する感受性の亢進も観察されることから、ネプリライシンは末梢組織でブラジキニン、サブスタンスPやANPに作用して炎症反応や血圧の調節に携わると考えられている。また、カルシトニンに作用して、カルシウム濃度の恒常性維持にも関与する。後述のように、骨芽細胞のネプリライシンはカルシトニンで発現が誘導されることも知られている。

正常老化脳で観察されるAβ蓄積やアルツハイマー病のアミロイド病態の進行と脳内のネプリライシンレベルの低下を関連づける結果が繰り返し報告されている。正常マウス（C57BL/6）やアルツハイマー病のマウスの大脳皮質や海馬で加齢と共に発現レベルが顕著に低下する<ref name=ref24><pubmed> 12391610 </pubmed></ref>。最近では、ヒトの場合にも同様な低下が起こるが明らかにされ、ネプリライシンレベルの低下と不溶性画分のAβ42レベルが逆相関することが示されている<ref name=ref25><pubmed> 17098332 </pubmed></ref>。

　アルツハイマー病脳におけるネプリライシンレベルの低下については、独立した複数の研究グループで一致した結果が報告されている<ref name=ref2 /><ref name=ref26><pubmed> 16226260 </pubmed></ref><ref name=ref27><pubmed> 11121879 </pubmed></ref><ref name=ref28><pubmed> 11689168 </pubmed></ref><ref name=ref29><pubmed> 14511676 </pubmed></ref><ref name=ref30><pubmed> 17021406 </pubmed></ref>。アルツハイマー病の前段階(Braak stage II [脚注2])の海馬および側頭葉で、ネプリライシンの発現量およびタンパク量が50%近く低下していることが知られている<ref name=ref28 /><ref name=ref29 />。アミロイド病理に抵抗性を示す小脳ではネプリライシンの発現量は海馬や側頭葉に比較して高く、ネプリライシンの発現低下も認められない。アミロイド病理が進んだ剖検脳(Braak stage V)ではネプリライシンレベル低下はさらに強まって、対照群の70%まで激減することが示されている<ref name=ref30 />。

一方、脳血管にアミロイドが蓄積するアミロイドアンギオパチーにおいても、ネプリライシンの発現低下で病理形成を説明する報告もある<ref name=ref31><pubmed> 12387451 </pubmed></ref><ref name=ref32><pubmed> 9416930 </pubmed></ref>。

'''6.3　ネプリライシン活性の調節'''

ネプリライシンの発現は様々な組織で認められるが、その発現制御は組織または細胞特異的である。線維芽細胞、好中球、骨芽細胞や骨髄細胞などの末梢系の細胞では、サブスタンスP、オピオイドやカルルシトニンによって、ネプリライシンレベルが上昇する<ref name=ref33><pubmed> 8439284 </pubmed></ref><ref name=ref34><pubmed> 12021551 </pubmed></ref><ref name=ref35><pubmed> 11675340 </pubmed></ref><ref name=ref36><pubmed> 12844556 </pubmed></ref>。脳内においてはネプリライシンの発現を制御する神経細胞特異的な因子としてソマトスタチンが同定されている<ref name=ref3 /><ref name=ref4 /><ref name=ref37><pubmed> 15778722 </pubmed></ref><ref name=ref38><pubmed> 6107862 </pubmed></ref>。

脳内ソマトスタチンレベルもアルツハイマー病脳で低下することが古くから知られ、<ref name=ref3 /><ref name=ref4 /><ref name=ref37 /><ref name=ref38 />、最近の研究ではヒトや霊長類の脳では加齢と共に低下（ヒトの場合は40歳以降から低下）することが明らかになっている<ref name=ref39><pubmed> 15190254 </pubmed></ref>。このように、加齢に伴うソマトスタチンの低下がネプリライシンの活性減弱を通してAβ量を上昇させると考えられ、ソマトスタチン量やネプリライシン活性の低下速度の個人差が、アルツハイマー病の発症の有無や発症年齢を決定するという仮説が提唱されている<ref name=ref3 /><ref name=ref4 />。  

'''6.4　ネプリライシン遺伝子を利用したアルツハイマー病の遺伝子治療'''<ref name=ref40><pubmed> 14749444 </pubmed></ref><ref name=ref41><pubmed> 20158567 </pubmed></ref><ref name=ref42><pubmed> 23503602 </pubmed></ref>

'''7. がんとの関連'''<ref name=ref1 /><ref name=ref2 />

'''8. 参考文献'''

<references />