リコンビナント異常プリオン蛋白質の試験管内増幅法の開発とプリオン増幅因子探索への応用

• 担当機関: （独）農業・食品産業技術総合研究機構 動物衛生研究所
• 研究期間: 2008～2010
• 研究担当者: 今村守一; 加藤紳子; 吉岡 都; 岡田洋之; 岩丸祥史; 清水善久; 毛利資郎; 横山 隆; 村山裕一
• 発行年度: 2010
• 要約: バキュロウイルス由来リコンビナントプリオン蛋白質を用いた異常プリオン蛋白質の試験管内増幅法を開発し、本増幅技術により、異常プリオン蛋白質の複製にはプリオン蛋白質の細胞膜への結合と脳由来因子が必要であることが示唆される。
• キーワード: バキュロウイルス、リコンビナントプリオン蛋白質、PMCA、異常プリオン蛋白質、GPIアンカー
• 背景・ねらい: 異常プリオン蛋白質(PrP^Sc)は正常プリオン蛋白質(PrP^C)を自己と同様の生物学的、生化学的性質を持つPrP^Scに構造変換する。PrP^Scの複製には、プリオン蛋白質以外の補因子が必要であると推測されている。本研究では、PrP^Scの複製に必要な補因子を探索するため、ほ乳類と同様の翻訳後修飾能を有するバキュロウイルス-昆虫細胞発現系由来リコンビナントPrP (Bac-PrP)を用いたPrP^Scの試験管内増幅法を開発する。Bac-PrP由来PrP^Sc (Bac-PrP^Sc)の増幅・複製に必要な条件を検討することで、PrP^Scの複製に必要な因子を推定する。

成果の内容・特徴

1. Bac-PrPを発現する昆虫細胞を基質として試験管内でPrP^Scの増幅・複製が可能なProtein misfolding cyclic amplification (Bac-PMCA)を行う。10%プリオン蛋白質遺伝子欠損マウス (Prnp^0/0)脳乳剤中でPMCAを行った場合、PrP^Scの生成が認められる(図1)。一方、Bac-PrP発現細胞をPMCA緩衝液と混合し、PMCAを行ってもPrP^Scの生成は認められない。
2. Bac-PrP^Scを接種したマウス脳に蓄積したPrP^Scは鋳型に用いたマウスプリオン株と同様の病理学的、生化学的性質を保持する(図2)。
3. 細胞膜への結合に関わるグリコシルホスファチジルイノシトール(GPI)アンカーを欠損させたBac-PrPはPrP^Scに変換しない(図3)。
4. 上記の結果から、鋳型となるプリオン株の性質を維持したPrP^Scの試験管内増幅には、基質となるPrPのGPIアンカー修飾および脳乳剤中の補因子の両方が必要であることが示唆される。

• 成果の活用面・留意点: Bac-PMCA法は、脳に含まれるPrP^Scの複製に必要な補因子を同定する技術として極めて有用である。