分子腫瘍学センター 活動報告!

研究機関近況

分子腫瘍学センター 活動報告!

膜作用人工蛋白質 SGP の抗癌作用とその毒性

分子腫瘍学センター研究スタッフ 理学部併任講師 李 相 男

天然には生体膜に作用してチャンネル等を形 成し、その透過性を変化させて細胞毒性を示す 膜作用タンパク質の存在が知られている。大腸 菌によって産出するチャンネル形成抗生物質コ リシンもポアーを形成して毒性を示すと言われ ている。我々の研究室では、コリシンの膜挿入 メカニズムを参考にし、天然に似たモデル系と してアミノ酸６ ９残基からなるミニ蛋白質（small

１） 。このペプチドは溶液中では単量体で存在 し、脂溶性

の 両 親 媒 性

が、それを取り囲んだ球状の蛋白質の性質を示 す。また、その脂溶性コアが脂質膜に容易に導

入され、チャンネル特性を示して色々な生理活 性を表すことを報告した

。さらにこの

は、癌細胞に対してアポトーシスを引き起こし、

ヌードマウス移植カポジ肉腫に対し強い抗腫瘍 効果を示した

。しかし、SGP は溶血活性も 有するので、臨床応用では局所に限られること が示唆された。

我々はこの事実に基づき、選択的毒性を高め るため、種々の

誘導体を合成し、このミ ニタンパク質の抗腫瘍効果、及び溶液物性を

と比較検討している

。そのペプチドの デザイン研究の過程で以下に示す溶血活性のな い

及 び 新 た に デ ザ イ ン し た ペ プ チ ド

図１、SGP 及び SGP‐５のアミノ酸配列。

―１ ０―

SGP

を合成し、その細胞毒性や抗腫瘍効果に ついて検討した。また

の臨床応用を目的 として、正常マウスを用いての個体毒性を同時 に調べた。

デザインした化合物は以下にのべる構造的特 性を持つ（図１） 。

SGP-L：SGP

のアラニンオリゴマーからなる

脂溶性

を、より脂溶性の高いロイシン

オリゴマーに置換したもの。SGP-L はモデル 平面膜を用いた実験では、膜透過電流は観察さ れるがチャンネル上の

は観察されず、

溶血活性も示さない

。

SGP-５：中心及び、中心を取り囲む両親媒

性の長さを短くすることで分子全体の脂溶性を 低くして膜への結合力を弱くして毒性を減らす 一方、長さを短くした代りに両親媒性部をもう

図２、SGP の毒性。SGP 投与後のマウスへの静脈注射後の体重変化!および血中のビリルビン変化"

ａ）

―１ １―

１本加えることにより、水溶液中の構造を安定 性させたもの。

D-SGP：生体内分解をさけ、細胞のネクロシ

スを起こす以下の濃度でアポトーシス活性を持 続させるため、全てのアミノ酸を

体に置き 換えたもの。

ペプチドの抗腫瘍効果については細胞毒性試 験より線維芽肉腫細胞に対して

D-SGP

は２． ５

以下で、また

について も５µM で十分活性を示した。又胃癌細胞及び、

線維芽肉腫細胞を移植したヌードマウスの局所 に１mM ペプチド１ ０−４ ０

を週１回投与し腫瘍 体積変化を測定したところ、SGP 及び

は有意にその増殖を抑制し、個体差はあるもの の中には完全治癒しているものも見られた。し

かし

の効果はわずかであった。

SGP

の毒性試験は正常マウスに

３． ７

／

（１mM １ ０

に相当）を毎週１回、あるい

は５倍量の１ ８． ４

／

を１回のみ静脈注射し、

１週間後に体重を測定したところ、若干の体重 の増加の減少は見られるものの、マイトマイシ ン

。 それの血液を採取し血清中の直接、及び間接ビ リルビン値を測定したところ、静脈内への大量

投与（１ ８． ４

／

、腫瘍内投与量の５倍量）に

対しては溶血が示唆されたが、等倍量投与 （３． ７

!

／

）では変化は見られなかった（図２b−

B）

。こ れ ら の こ と よ り、SGP の 毒 性 は

よりも弱いと考えられる。

SGP

及び

アナローグの局所投与の際の 特徴として、投与部以外への毒性の広がりがな いことである。SGP が細胞間基質に障害を与 えないことが示されており、毒性の広がりのな いことは、そのことと関連しているかもしれな い

。脂溶性の中心のヘリックスが、膜と強く 結合するため、投与部位周辺のみに滞在し、周 辺正常細胞への広がりが少ないためであると考 えられる。

興味あることに、難治性の脳腫瘍である膠芽 腫（グリオーマ）のなかでも最悪性の神経膠芽 腫（グリオブラストーマ）に対して、それを移 植したヌードマウスに直接投与したところ、著 明な抗腫瘍効果があることがわかった$。神経 膠腫群の腫瘍に対する治療は、基本的に手術お よび放射線療法や化学療法の組み合わせが行な われている。現時点では諸治療法の効果以上に 腫瘍の悪性度が勝っており、個体の腫瘍死はほ とんど避けられず、充分な生存率の向上には 到っていない。抗腫瘍効果について、今後は悪 性脳腫瘍の浸潤性発育の問題に対する検討が必 要であるが、実用されることになれば、手術療 法や放射線療法などとの組み合わせによる相乗 効果のみならず、今までの治療薬には見られな い作用機序での悪性脳腫瘍に対する新しい殺細 胞効果が期待できる。

（この研究の多くは、医学部生化学教室の黒 木政秀教授及び黒木求講師の指導のもとになさ れた。ここに深く感謝いたします。 ）

【文献】

１）Lee S. et al., Biochemistry 1997, 36, 3782-

２）Ellelby H. M. et al., J. Biol. Chem. 2003, 278,

３）Matumoto E. et al., Biopolymers 2001, 56, 96-

４）継、大西、李、福島、特許出願中

―１ ２―

900,000 800,000 700,000 600,000 500,000 CPM 400,000

300,000 200,000 100,000 0

0 10 20 30 40

Cysteamine Pertechneafe

Fraction number

1 fraction ＝ 0.5mL Dextran

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リンパ節の画像診断薬

分子腫瘍学センター研究スタッフ 薬学部教授 加留部 善 晴

はじめに

悪性腫瘍のリンパ節転移を評価するために、

RI

トレーサを用いたセンチネルリンパ節の診 断が行われ、乳癌や頭頸部癌に対して効果を上 げている。この目的には、日本では

９ ９

ス ズコロイド、米国では

９ ９

コロイド が主として用いられているが、粒子径を制御し やすい

９ ９

デキストランを用いた検討も行 われている。しかし、デキストランの

９ ９

直接標識法では、副生成物の形成や標識体の安 定性が低いという問題がある。これまでに薬学 部創剤学教室では、デキストランを酸化処理し てアルデヒド基を生成させ、この基にシステア ミンを付与した化合物を合成している。今回、

シ ス テ ア ミ ン を 付 与 し た デ キ ス ト ラ ン

（cysteamine-dextran）を

９ ９

標識し、リンパ 節の画像診断薬としての有用性を評価したので 以下に紹介する。

Tc-９ ９m 標識 cysteamine-dextran の調製 デキストラン（Wako、M.W.６ ０， ０ ０ ０〜９ ０， ０ ０ ０）

溶液５ ０

に過ヨウ素酸−硫酸溶液を加え、

室温で３ ０分間撹拌後、

２ ５

（２． ５

!

×４ ０

）によりデキストランを分離し、シス テアミンを加えて室温で６ ０分間撹拌後、NaBH

で還元し、Sephadex G- ２ ５

によりシステ アミンを 付 与 し た デ キ ス ト ラ ン（cysteamine-

dextran）を分離した。システアミンの付与をSH

基を定量できる

試薬により確認した。

cysteamine-dextran

１ ０

／mL 溶 液１． ０

に 塩

化第１スズ（０． ０ ４

／mL、０． ０ ０ ２

１

を加え、さらに

９ ９

から溶出した

１． ０

を混合撹拌後１ ０分間室温に 放 置し、Tc- ９ ９

標識

９ ９

放射化学的純度の評価

調 製 し た

９ ９

溶 液０． １

を

１ ０カラムを用いてゲルクロマトグラ フィーを行い、溶出液を試験管に０． ５

ずつ 採取して、well-type gamma counter で放射能を 測定した。その結果、図１に示すようにデキス トラン部分のみに放射能ピークが認められた。

デキストランの

９ ９

直接標識法では、塩 化第１スズの量が０． １ ６

程度必要であるが、

cysteamine-dextran

では

基の影響で約１／４ ０ の極微量の塩化第１スズの量で安定に

９ ９

標識できることが判明した。また、この溶液は

図１ Tc-９９m-cysteamine-dextran のゲルクロマトグラム

―１ ３―

表１ Tc-９９m-cysteamine-dextran の体内分布

Organ % Injected dose/organ Salivary glands

０． ０ ５±０． ０ １

Spleen

０． １ １±０． ０ ４

Liver

９． ５ ０±５． ０ ０

Kidney

７． ０ ２±２． ７ ３

Lymph node

３． ５ ６±０． ７ ７

１g ０． １ ３±０． ０ ３

１g ０． １ ２±０． ０ ５ Each value is mean ± SD for three rat.

室温に放置しても、時間経過により別の放射能 ピークは認められなかった。

腋窩リンパ節シンチグラム

調 製 し た

９ ９

溶 液 を

系雄性ラット手甲部皮下に０． ０ ２

投与し、

経時的にデータ処理装置付

で撮像し た。腋窩リンパ節部位は投与１ ０分後程度から描 出されはじめ、数時間明瞭に描画された。図２ に

９ ９

投与２時間後の腋 窩リンパ節シンチグラムを示した。

また、画像より腋窩リンパ節のカウント数を 求めたところ、約５時間で最大となった。

体内分布

調 製 し た

９ ９

溶 液 を

系雄性ラット手甲部皮下に０． ０ ２

投与し、

投与３時間後に同部位に５％パテントブルー

（Patent Blue V、Wako）０． ０ ５

を投与した。

Tc-

９ ９

投与から４． ５時間後に エーテル麻酔下心臓採血し各臓器を摘出した。

腋窩リンパ節はパテントブルーの色素沈着によ り肉眼で確認後摘出した。摘出した臓器は生理 食塩液で洗浄し湿重量を秤量した。各臓器の一 部を精秤し、well-type gamma counter で放射能 を測定した。臓器分布は投与量に対する組織百 分率または組織１

の百分率で示した。表１に 示すように腋窩リンパ節部位に放射能が確かに 集積していることが認められた。

まとめ

Cysteamine-dextran

は副生成物を形成するこ となく安定に

９ ９

標識可能であった。

Tc-

９ ９

は 投 与 後、短 時 間 で腋窩リンパ節を明瞭に描出することができ、

リンパ節の画像診断薬となり得ることが示唆さ れた。

図２ Tc-９９m-cysteamine-dextran 投与２時間後の腋窩 リンパ節シンチグラム

―１ ４―

100 （25℃温度制御，暗室にて

 試薬調整） ^Uー，Pー_U＋，Pー Uー，P50μg U＋，P＋0.1μg U＋，P＋0.5μg U＋，P＋1.0μg U＋，P＋5.0μg U＋，P＋10.0μg U＋，P＋50μg U＋，P＋100μg 照射時間 10秒一定

死 細胞 率

（%）

0 20 40 60 80

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音響化学療法について

分子腫瘍学センター研究スタッフ 福岡大学病院教授 山 下 裕 一

はじめに

すでに、ポルフィリン類は癌に対する光力学 的療法（Photodynamic therapy: PDT）の薬物と して広く知られている。その中で、ヘマトポル フィリン誘導体の１つであるポルフィマーナト リウム（フォトフィリン：Pf）は、癌組織に対 し集積性や滞留性をもつと共に光エネルギーに よる物理化学的反応性を有する薬品として販売 されている。また、Pf は、光エネルギーの代 わりに超音波エネルギーにより同様の物理化学 特性を有する薬剤として研究がなされている。

以下に、Pf を使用した音響力学的療法（Son-

いる研究を紹介する。

SDT 薬剤

癌治療を目的とする

薬剤には、それだ けでは毒性のない薬物が超音波照射後に薬剤の 物理化学特性に変化を来たし、癌細胞を殺傷す る特性をもつ薬剤が選ばれる。第１にヘマトポ ルフィリン誘導体が挙げられ、Pf が臨床使用 されている。実験薬として

７ ０、キサンテ ン色素（rose

、エリスロシン

などが ある。

腫瘍集積性と抗腫瘍効果

腫瘍集積性は、細菌感染により生じた内因性 ポルフィリンが腫瘍組織に集積し蛍光を発した ことから悪性腫瘍との関連性が見出された。こ

図１ 超音波化学療法における Dose response curve

ヒト胃癌細胞由来の KATO-III に対して各種濃度のポルフィマーナトリウム（Pf）を用いて 超音波照射実験を行った。一定条件下において殺細胞効果は、Pf 濃度に依存性に増加した。

―１ ５―

の腫瘍集積性は、LDL 受容体を介したエンド サイトーシスの機構の関与が示唆されている。

もう一つの特徴は、光をはじめとする外部エ ネルギーに反応し、細胞内の溶存酸素（

） から非常に反応性の高い一重項酸素（

：酸 素ラジカル：活性酸素）を生成することで腫瘍 細胞を変性・壊死させる作用がある。

抗腫瘍効果の実験的検討

１）音波発振装置ならびに照射方法

庵室内で

を含む癌細胞浮遊液１． ０

をガ ラス試験管内に入れ一定温度下に超音波を照射 する実験を行った。用いた癌細胞株は胃癌由来 の

と肝細胞癌 由 来 の

た。遮光下（２ ２〜４ ５ルクス）に周波数０． ９

で出力強度０． ５

に設定しオシロスコープ によるモニター観察下に超音波照射を１ ０秒間 行った。次いで、トリパンブルー色素排泄試験 にて死細胞率を算出し、抗腫瘍効果を判定した。

結果

１）胃癌細胞株

において用量依存 性に殺細胞効果が認められ た。Pf １ ０ ０

の 濃度で９ ７％の殺細胞効果が認められた（図１） 。

２）胃癌（KATO-III）と肝細胞癌（KYN-２）

由来の細胞株で殺細胞効果は異なり、腫瘍の違 いで感受性が異なることが示された。

３）SDT 後に生存した癌細胞は、その後再 び増殖することが示された。

以上の結果より、

SDT

において腫瘍細胞を完全に壊死に陥ら せるまで、治療の度毎に多方向から超音波照射 を行い、それを反復することが重要である。

癌細胞の種類により殺細胞効果発現に違いが 有り、SDT の適応の有無や使用する

濃度の 決定などさらに検討が必要である。

SDT

後の残存癌細胞の増殖能は、非治療の 癌細胞の増殖能と同等であった。このことから、

臨床応用では、SDT は集学的治療法の一つと 考え取り組むことが必要と思われた。

臨床応用

福岡大学倫理委員会の許可のもとに、十分な インフォームド・コンセントを得た上で臨床応 用を試みた。使用薬剤は光化学療法ですでに使 用許可がなされている

を使用し２"／#の 用量を静注した。Pf 静注後は暗室管理とし、

４ ８時間後から７ ２時間までの間に超音波照射を行 い、その後２週間で明るい生活へと移行した。

症例は、乳癌再発症例であり、前胸部皮膚に 再発を認め、その部の生検にて癌性皮膚リンパ 管症の病理組織学的診断を得た。乳癌原発巣の 手術後に癌性皮膚リンパ管症にて創部局所に再 発をきたした。再発部位を中心に放射線照射を 行い、各種の抗癌剤投与の効果は乏しく、再発 範囲は増大したため

を施行した。Pf を２

"

／

の量を静注し、その４ ８〜７ ２時間後に超音 波 照 射（０． ９

）を２回 行 っ た。Pf 静注後の最初の９ ６時間までは数十ルク ス以下の暗室環境で過ごし、 以後数日かけて３ ０ ０

〜４ ０ ０ルクスまで明るくし、注射後２週間で退 院した。SDT の効果は、自覚的には病変部皮 膚の掻捧感の軽減が認められた。SDT 施行前 後に行った同一部位の病変部皮膚組織の生検で は皮下組織の腫瘍細胞数の減少が示唆された。

今後の計画

本法の対象症例は、手術の対象とならず、現 行の化学療法や放射線療法で治療が見込めない 悪性症例で、超音波照射が可能な部位に病変が ある症例が適応となる。しかし、１回のみの

では癌病巣を完全壊死に陥らせることが 期待できず、反復した

が必要である。今 後、詳細な検討を行う必要があるものと考えて いる。

―１ ６―

研究業績

１．胃癌細胞株に対するポルフィマーナトリウ ムを用いた音響化学療法の基礎的検討−温度 と光の及ぼす影響について。山下裕一、黒肱 敏彦、甲斐良樹、渡辺建詞、立花克郎、白日 高歩。超音波医学、２ ５

：６ ０ ７ ‐ ６ １ ２、１ ９ ９ ８ ２．音響抗癌剤増強作用。山下裕一、甲斐良樹、

白日高歩。medicina、３ ７

４ ８ ‐ ４ ５ １、２ ０ ０ ０ ３．悪性腫瘍に対するフォトフィリンの音響化

学 的 効 果、山 下 裕 一、白 日 高 歩。超 音 波

４

７ ‐ ５ ０、２ ０ ０ ２

―１ ７―

研究機関近況

資源循環・環境制御システム研究所

埋立処分場の硫化水素対策

資源循環・環境制御システム研究所 工学部講師 武 下 俊 宏

平成１ ６年４月２ ２、２ ３日の両日、第８回文部科 学省学術フロンティア推進事業成果発表会が、

北九州エコタウン実証研究エリアにある北九州 市エコタウンセンター別館で開催されました。

講演は、 「次世代型最終処分場技術」と、 「環境 汚染物質の無害化および廃棄物の再資源化技 術」に関する内容で、２日間に渡って２ ０題の研 究発表が行われました。その際、私が発表しま した内容の一部につきまして、ここに紹介させ ていただきます。

１．はじめに

埋立処分場における硫化水素ガスの発生原因 については、廃棄物層内の嫌気化の進行により 硫酸還元菌の生育が活発化するためであり、本 菌の栄養成分として硫黄源は廃石膏ボード、炭 素源は廃棄物に含まれている有機物であるとす る考えが有力である。しかし、栄養成分の供給 源、発生原因物質名などについては不明な点が 多く、その解明が急がれている。

２．目 的

埋立処分場で問題となっている硫化水素ガス の発生原因の解明と、硫化水素ガス発生時の対 策の確立が本研究の目的である。また、模擬槽 による硫化水素発生実験により、硫化水素が大 量に発生する条件についても検討する。発生原 因物質については、廃棄物中の化学物質、ある いは廃棄物の微生物分解産物と考えられる特定

の有機化学物質について検討する。一方、発生 時対策については、酸化剤による促進酸化分解 に加え、空気による緩慢な酸化分解、鉄材や金 属塩を用いる硫化物固定、市販の硫化水素発生 抑制剤などについて評価する。

３．方 法

３−１硫化水素の発生試験 本学資環研に設置 された安定型処分場模擬槽を図１に示す。模擬 槽の埋立容量は約１ ０ ０

である。そこへ、安定 型処分場の模擬廃棄物を充填し、さらに嫌気状 態を形成させるため約１． ２

の深さまで滞水さ せた。模擬槽の硫化水素発生状況は、採取した 浸出水を３ ０ ０

容の培養フラスコに２ ０ ０

分取し、

気相を窒素置換して強かくはんし、気相の硫化 水素濃度が平衡状態に達した時点で測定した。

一方、硫化水素発生試験では、模擬槽から得 られた浸出水を予め曝気処理して使用した。実

図１ 安定型処分場模擬槽

―１ ８―

160ppm

530ppm

覆土面被覆期間

H2S Concentration

0 8

4.5

21 29 month

大雨

カルボキシメチルロース 溶性デンプン アラビアゴム フタル酸ジブチル フタル酸 キシロース グリセリン 酢酸ビニルモノマー グルコン酸Na エタノール ブタノール

硫化水素濃度（ppm）

0 5000 10000 15000 20000

1500

1000

500

0

0 1 2

反応時間（h）

硫化水素濃度（ppm）

3 4 5 6

20000

EtOH 200ul ＋

SC 0ul

15000

10000

5000

0

0 5 10 15

培養日数

濃度（ppm）

EtOH 200ul ^＋ SC 80 ul EtOH 200ul ^＋ SC 200ul EtOH 0ul ^＋ SC 0ul

験は３ ０ ０

容の培養フラスコに、曝気処理した 浸出水２ ０ ０

を添加した反応系で行った。そこ へ硫化水素の発生原因と考えられる有機物質を

２ ０

添加し、気相ガスを窒素置換して３ ５℃で静

置培養し、発生した硫化水素の濃度を測定した。

３−２ガス発生時の対策 硫化水素の発生対策 として、１）酸化剤（過酸化水素、次亜塩素酸

Ca、過炭酸Na

など） 、２）通気（酸素） 、３）

金属（鉄粉、酸化鉄、酢酸亜鉛など） 、４）市 販の硫化水素発生抑制剤サルフコントロール

（SC 剤）の使用について検討した。１）につ いては、報告済みなので今回は省略させて頂く。

２）については、硫化水素は酸素により徐々に 酸化分解されることが知られており、硫化水素 ガスの放散を抑制しつつ酸素による酸化分解を 検討するため、水酸化

を用いた曝気処理の 検討を行った。３）については、金属成分を多 く含む廃棄物（切削くずなど）を硫化水素の発 生箇所に投入し、硫化物として固定化する方法 が知られている。実験では試薬の鉄粉（Fe） 、 酸化鉄（Fe

および

）について検討を行っ た。４）については、使用実績をもとに投入量 を決定した。

４．結 果

模擬槽の硫化水素発生状況を図２に示す。実 験開始後４． ５ヶ月から廃棄物層内の嫌気性を維 持するために模擬槽上部を密封した。実験開始 より８ヶ月後に硫化水素の発生ピークが確認さ れたが、その後は顕著な硫化水素の発生は認め られなかった。さらに２ １ヶ月でシートを撤去し、

２ ３〜２ ４ヶ月にかけての大雨の後、再び硫化水素 ガスの発生ピークが認められた。大量の雨水流 入により、廃棄物層内が嫌気性から好気性に移 行したと考えられる直後に顕著な硫化水素ガス の発生が見られたことから、好気性菌の代謝産 物や菌体が、嫌気条件形成後に硫酸還元菌の炭 素源として供給された可能性が考えられた。

図２ 模擬槽の硫化水素発生状況

図３ 有機物添加によるガス発生

図４ 通気による硫化水素分解

図５ SC 剤による硫化水素の発生抑制効果

―１ ９―

図３に有機物添加による硫化水素発生試験結 果を示す。廃棄物由来と考えられる有機物質数 種からは硫化水素の発生が確認された。特に廃 棄物の微生物分解産物と考えられる有機物質

（グルコン酸、エタノール、ブタノールなど）

からは、１ ０ ０ ０ ０

を超える硫化水素ガスの発 生が確認された。

図４には水酸化

固定による、硫化水素の 曝気処理の結果を示す。水酸化

添加後は曝 気処理中の硫化水素は全く検出されなくなった ため、処理液を閉鎖容器に分取し、塩酸を添加 して硫化水素ガスを発生させその濃度を測定し た。本方法により、３−４時間の曝気処理で硫 化水素は消失することが確認された。一方、鉄 材を用いても硫化水素の分解が認められたが、

同時に毒性のある硫化カルボニル（COS）の発 生が確認され、投入した鉄材が何らかの触媒作 用を示したものと考えられた。

図５は市販の

剤を用いた硫化水素の発生 抑制効果を示したものである。模擬槽浸出水を 用いた硫化水素発生試験において、SC 剤の添 加により硫化水素のピーク濃度を半値以下に抑 制できることが示された。しかし、さらに効果 を高めるためには

剤の使用量を廃棄物処分 場の特質に合わせ最適化する必要があり、今後 の課題と考えている。

以上のように、最終処分場において硫化水素 が発生する要因や発生時の対応策について徐々 にではあるが明らかになりつつあり、本問題の 早期解決に繋がることを切に願っている。

―２ ０―

ゴルジ体構造維持における新規ゴルジ体局在タンパク質の役割

高機能物質研究所 医学部助教授 三 角 佳 生

はじめに

細胞内小胞輸送の中心に位置するゴルジ体は 常に一定の構造を保っている。動物細胞のゴル ジ体は両端が少し膨らんだ扁平な嚢（cisterna）

が重なった層板（Golgi stack）とその周りの小 胞からなり、この層板は小胞体からタンパク質 を受け取るシスの嚢と送りだすトランスの嚢、

その間のメディアル嚢に分極している。シス側 にはさらに５ ０〜７ ０

の小胞と、窓の開いた嚢 を持つ、シスゴルジ網 （CGN: cis-Golgi network）

が、トランス側には小管、小胞が網状に繋がっ た構造、トランスゴルジ網 （TGN: trans-Golgi net-

work）が発達している（図１）

。

構造的な分極に沿ってゴルジ体の決められた 場所でタンパク質の糖鎖のプロセシング、前駆 体タンパク質の切断などのゴルジ体特有の働き がおこなわれる。 「小胞輸送」で大量のタンパ ク質（積荷）や脂質のゴルジ体への出入りの中 でのゴルジ体の機能と構造の維持機構に関わる 分子について、我々の研究を中心に概説する。

ゴルジ体と Golgins

ゴルジ層板の各嚢は一定の間隔を保っていて、

電子顕微鏡による観察からこの嚢間部分を橋渡 しする構造の存在が示唆されてきた。１ ９ ９ ０年こ ろからゴルジ体の層板構造の形成・維持機構を 解析する目的で新しいゴルジ体タンパク質の検 索が行われてきた。その結果、これまでに

spectrin

を始め十数種の新しいタンパク質が発

見された（表１） 。これらの中には

末端に膜 貫通領域をもつものもあるが、ほとんどが表在 性タンパク質であり、いずれもゴルジ膜細胞質 側に局在する。また、これらのタンパク質はい ずれも長い

領域をもち、二量体また は多量体を形成する例が多い。最近、これらの タンパク質を総称して

と呼ぶこと が提案されている。

Giantin

これらのうち

３ ７ ２は

末端の疎水性領域 でゴルジ膜に結合する膜貫通型タンパク質であ る

。GCP ３ ７ ２は

等によりゴ ル ジ 体 に 対 研究機関近況

高機能物質研究所

図１ 蛍光顕微鏡と電子顕微鏡によるゴルジ体像および模式図

―２ １―

するモノクローナル抗体によって同定された

と同一のタンパク質であった（以下

。giantin は

小胞に結合していて

１ １ ５ を介してゴルジ膜への小胞の係留に働くと考え られている。本タンパク質はゴルジ層板にも局 在していて、ゴルジ膜へのターゲティングには 必ずしも膜貫通領域は必須ではなく、隣接する

領域が重要な役割を果たしているこ とがわかった

。さ ら に、わ れ わ れ は

のゴルジ局在化領域に結合する新規タンパク質 と し て

６ ０を 同 定 し た

。GCP ６ ０の 過 剰 発 現によってゴルジ体が解体させることから、

GCP

単独あるいは

６ ０／giantin 複合体はゴ ルジ層板構造の維持に機能していることが示唆 される。

GCP１ ７ ０／golgin-１ ６ ０

GCP

１ ７ ０は代表的なゴルジ膜表在性タンパク 質 で あ り"、golgin １ ６ ０お よ び

ンパク質である。最近、アポトーシス関連タン パク質分解酵素カスパーゼ２がゴルジ体に局在

し、その標的タンパク質が

１ ７ ０であること がわかった。カスパーゼによる切断は

１ ７ ０ の

末近傍でおこり、その切断部分に変異を 導入し、 カスパーゼ２抵抗性にすると、 アポトー シスによるゴルジ体の解体が阻止されることが 示された。われわれは

１ ７ ０のゴルジ膜局在 化領域を決定し、その領域に結合するタンパク 質として

１ ６を同定した。このタンパク質 はアシル化をうけてゴルジ膜に強固に結合し、

過剰発現によりゴルジ体から細胞表面への輸送 を阻害することがわかった

。このことは

１ ７ ０がゴルジ体の構造維持に働くと共にゴルジ 体における順行輸送に関係していることを示唆 している。

他の Golgin family タンパク質

golgin family

のうち特に解析が進んでいるタ ンパク質として

１ ３ ０／GCP １ １ ２、p １ １ ５と一連 の

を持つ

が挙げられる。

GM

１ ３ ０および

６ ５はシスゴルジ領域に局 在し、ゴルジ体の重層構造の形成に必須な因子 表１ coiled-coil 領域を持つゴルジ体局在たんぱく質（golgin family）

タンパク質名 局 在 特 徴

gianti／GCP

３ ７ ２ ― 膜貫通領域

１ １ ５と結合

golgin-

２ ４ ５／p ２ ３ ０

ドメイン

GMAP

２ １ ０

微小管と結合

βIΣspectrin

―

と結合

p

２ ０ ０

GCC

１ ８ ５

ドメイン

GCP

１ ７ ０／golgin- １ ６ ０ ― 精子形成、アポトーシスとの関連

GM

１ ３ ０

６ ５、p １ １ ５と結合

p

１ １ ５

１ ３ ０、rab１と結合

golgin-

９ ７

ドメイン

GCC

８ ８

ドメイン

golgin-

８ ４

膜貫通領域

CASP

― 膜貫通領域

GRASP

６ ５

１ ３ ０と結合

GCP

６ ０ ―

と結合

GRASP

５ ５

４ ５、rab２と結合

golgin-

４ ５

５ ５と結合

―２ ２―

であることが明らかにされている。小胞輸送因 子

１ １ ５は 小 胞 側 の

と マ ト リ ッ ク ス の

１ ３ ０と 結 合 し

１ １ ５

１ ３ ０

６ ５ 複合体を形成することによって、小胞をゴルジ 膜に繋留するとされている。

TGN

局在を示す

を持つタンパ ク質の機能は不明であるが、golgin- ２ ４ ５／p ２ ３ ０ は小胞に分布して細胞骨格に小胞をつなぎ留め ているか、または小胞の標的膜への繋留に働く と考えられている。

おわりに

ゴルジ体の構造維持に関わるタンパク質とし て発見されてきた

であるが、その働き はゴルジ体の裏打ち構造維持から小胞繋留機能 までさまざまである。現在、機能が解析されて いないものも多く、golgins 相互の関係もいま だ明らかになっていない。これらのことが明ら かになっていくにつれ、ゴルジ体の構造維持機 構も明らかになっていくと期待される。

文 献

１）Sohda, M., et al. Biochem. Biophys. Res. Com-

２）Misumi, Y., et al. J. Biol. Chem. 272 (38),

３）Misumi, Y., et al. J. Biol. Chem. 276 (9), 6867-

４）Sohda, M., et al. J. Biol. Chem. 276 (48),

５）Ohta, E., et al. J. Biol. Chem. 278 (51), 51957-

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