【目的】変異型Cu,Zn-superoxide dismutase(SOD1)は, 筋萎縮性側索硬化症(ALS)の病因タンパク質の一つで, 不溶性凝集体として運動ニューロン内に異常蓄積することが知られているものの, その病理機序は明らかでない。SOD1は銅・亜鉛イオンを結合することで機能するが, 病因性変異に伴って金属イオンとの親和性が低下し, 凝集することを我々は報告してきた。本研究では, SOD1への金属イオン結合がALS病理に果たす役割を明らかにするために, アポ型SOD1を特異的に認識できる抗体の作製に挑戦した。
【方法】SOD1の金属イオン結合部位を含んだ60残基からなるペプチドを用いてウサギを免疫し, 得られた抗血清をアフィニティー精製することで, 抗体画分(アポ抗体)を得た。また, 精製したSOD1タンパク質を用いて, 金属イオン結合型・非結合型(アポ型), 及び, 凝集体を調製し, アポ抗体の認識能や認識部位をELISA法により評価した。さらに, 変異型SOD1を発現したALSモデルマウスを用いて, アポ抗体による免疫組織化学的な検討を行い, SOD1のアポ化がALS病態の発現に果たす役割について議論した。
【結果】本研究で得られたアポ抗体は, 野生型や金属イオン結合型のSOD1を認識せず, アポ型の変異SOD1のみと結合する認識特異性を有することが分かった。また, ALSモデルマウスの脊髄運動ニューロンにおいて, アポ抗体による染色性が疾患早期には観察されたものの, その染色性は病態の進行とともに減少することが分かった。
【結論】アポ型の変異SOD1のみを認識する特異的抗体の作製に成功し, 変異SOD1における金属イオン結合は, ALSの早期に異常となることが考えられた。
Dominant mutations in the gene coding Cu/Zn-superoxide dismutase (SOD1) cause amyotrophic lateral sclerosis (ALS). A subset of ALS-causing mutations has been reported to disturb/retard the metallation of SOD1 proteins ; however, the pathological significance of such a metal-deficient mutant SOD1 protein in ALS remains obscure. Here, we examined transgenic ALS-model mice expressing mutant SOD1 with a novel antibody (anti-apoSOD) that can exclusively detect mutant SOD1 deficient in metal ions at its copper-binding site in vitro. The ELISA signals with anti-apoSOD were observed specifically in the spinal cords of the model mice at their early pre-symptomatic stages but disappeared as the disease progressed. At very early stages of SOD1-related ALS, mutant SOD1 devoid of metal ions at the copper-binding site is thus considered to exist in the spinal cord. Our results thus suggest that metal-deficiency in mutant SOD1 at its copper-binding site contributes to the pathogenesis in the early stages of SOD1-ALS.