蛋白質核酸酵素:コレステロールの細胞内輸送機構

コレステロールの細胞内輸送機構
新井洋由
コレステロールはすべての哺乳動物細胞の細胞膜に存在する必須の脂質である。細胞は，コ
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レステロールを生合成するかあるいは血中リボ蛋白質から得ており， これを細胞内の各小
器官に供給している。最近，リソソーム内からのコレステロールの放出過程にリソソーム
内のプロトンが必要であることが明らかにされ，また，ステロール骨格の17位 あるいは20
位にオキソ基をもつ一連のステロイド化合物がこの輸送過程を特異的に阻害することが見
いだされた。一方，0型 ニーマン-ピック病がこの経路に欠損をもつ疾患であることも明ら
かにされた。 こうした阻害剤や変異細胞を利用することにより，これまで非常に解析の困
難であった細胞内のコレステロール輸送系が徐々に解明されつつある。本稿では，最近得
られてきた知見を中心に，細胞内のコレステロール輸送機構について解説したい。
【コ レ ス テ ロ ー ル 】 【細 胞 内 輪 送 】 【C型 ニ ー マ ンーピ ッ ク 病 】
【ス テ ロ イ ド化 合 物 】
は じめ に
コ レ ス テ ロー ル は， す べ て の 哺 乳 動 物 細 胞
在 す る が ， 細 胞 を ホ モ ジ ナ イ ズ し各 小 器 官 が 容 易 に衝
の 細 胞 膜 に存 在 す る必 須 の 脂 質 で あ り， ス テ ロ イ ドホ
突 で き る よ う な 状 態 に す る と， 膜 蛋 白 質 な ど と は異 な
ル モ ンや 胆 汁 酸 の 前 駆 体 と し て も重 要 で あ る。 動 物 細
り容 易 に 膜 問 を 移 動 して し ま う。 こ の た め 本 来 細 胞 内
胞 は コ レ ス テ ロ ー ル を3つ
の 経 路 に よ り得 て い る 。 そ
の ど こに あ っ た の か を 調 べ る こ とが 困 難 に な る。 コ レ
れ らは，①小 胞体膜 にお い て生合 成 す る経路 ，② エ ン
ス テ ロ ー ル の 膜 問 輸 送 を解 析 す る た め のin vitroの ア
ドサ イ トー シ ス した リ ボ 蛋 白 質 を分 解 後 リ ソ ソ ー ム か
ッセ イ 系 もい くつ か 開 発 さ れ て い る が ， そ こで 得 られ
ら供 給 す る経 路 ， ③ 細 胞 質 に蓄 積 し た コ レ ス テ ロ ー ル
た結 果 が 本 当 に細 胞 内 の 現 象 を 反 映 し て い る保 証 は な
エ ス テ ル を加 水 分 解 す る こ とに よ り得 る経 路 ， で あ る。
い。 こ の よ うな 理 由 か ら， 細 胞 内 の コ レ ス テ ロー ル 輸
コ レ ス テ ロー ル は， 細 胞 内 で は お も に 形 質 膜 に 存 在 す
送 機構 の研 究 は非 常 に遅 れ て い た 。
る が ， ほ か の 小 器 官 膜 に も多 少 は 存 在 し て い る 。 と く
最 近， コレス テ ロー ルの細 胞 内輸 送 を選択 的 に阻害
に ス テ ロ イ ドホ ル モ ン産 生 細 胞 で は， コ レス テ ロ ー ル
す る物 質 が 見 つ か って きた 。 また ，C型
は ミ トコ ン ドリア に移 行 して 側 鎖 切 断 反 応 を受 ける。 こ
ク病 由 来 の 繊 維 芽 細 胞 ， コ レ ス テ ロ ー ル 輸 送 に 欠 損 を
の よ う に， コ レ ス テ ロ ー ル は細 胞 内 に お い て さ ま ざ ま
もつCHO細
な 経 路 で輸 送 さ れ て い る は ず で あ る 。
実 験 か ら細 胞 内 の コ レス テ ロ ー ル 輸 送 機 構 が しだ い に
コ レス テ ロ ー ル は通 常 ， 細 胞 膜 二 重 層 に埋 ま っ て 存
Hiroyuki
ulty
Recent
1518
Arai，
東 京 大 学 薬 学 部 衛 生 化 学 裁 判 化 学 教 室
of Pharmaceutical
View
of
Sciences,University
Intracellular
Cholesterol
（〒113東
胞 株 が 得 られ て きて お り， これ らを用 いた
解 明 さ れ つ つ あ る 。 本 稿 で は ， 筆 者 らが マ ク ロ フ ァ ー
京 都 文 京 区 本 郷7-3-1）
of Tokyo,Hongo,Bunkyo-ku,Tokyo
Transport
ニ ー マ ンーピ ッ
［Department
113,Japan]
of Health
Chemistry，Fac-
コレステロー ルの細胞内輸送機構
23
ジ を 用 い て 明 らか に した リ ソ ソ ー ム か ら の コ レ ス テ ロ
細 胞 内輸送 機構 を解析 した。 こ こで は， 筆者 らが 最近
ー ル の 輸 送 機 構 を中 心 に， これ ま で に明 ら か に な っ て
得 た知 見 を中心 に解説 したい 。
い る細 胞 内 の コ レス テ ロー ル 輸 送 機 構 に つ い て 解 説 す
る 。 な お ， 最 近 の 関 連 す る総 説1∼10）
も参 照 し て い た だ
1． リ ボ ソ ー ム を 利 用 した コ レス テ ロ ー ル の 細 胞 内 へ
き た い。
の 取 り込 み
培 養 マ ク ロ フ ァー ジ は， ボ ス フ ァ チ ジ ル セ リ ン に 代
Ⅰ
． エ ンドサイ トーシスされたコレステロールの細胞内輸送
表 され る 酸 性 リ ン脂 質
（
負 電 荷 を も つ リ ン脂 質 ） を 含
む リポ ソ ー ム を 効 率 よ く細 胞 内 に エ ン ドサ イ トー シ ス
動 物 細 胞 は， 通 常 血 液 中 のLDLを
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細胞 表 面 の特 異
す る15,16｝
。 こ の よ うな リポ ソー ム に コ レス テ ロー ル を混
的 レ セ プ タ ー を 介 して 取 り込 む こ とに よ り コ レ ス テ ロ
ぜ て お く と， コ レ ス テ ロ ー ル も リポ ソ ー ム と と も に マ
ー ル を 得 て い る11,12）
。 エ ン ドサ イ トー シス さ れ たLDL
ク ロ フ ァ ー ジ に 取 り込 ま れ 代 謝 され る 。 取 り込 まれ た
は リ ソ ソ ー ム 内 で 分 解 さ れ，LDL成
コ レ ス テ ロ ー ル はマ ク ロ フ ァ ー ジ 内 で エ ス テ ル 化 され
分 の コ レ ス テ ロー
ル エ ス テ ル が 遊 離 型 に加 水 分 解 さ れ る。 遊 離 型 コ レ ス
コ レ ス テ ロ ー ル エ ス テ ル と して 細 胞 内 に 蓄 積 す る17,18）
。
テ ロー ル は リ ソ ソー ム か ら 出 て 形 質膜 や 小 胞 体 な どの
この よ う な マ ク ロ フ ァー ジ は， ス カ ベ ン ジ ャー レ セ プ
小 器 官 に輸 送 され る 。 多 くの研 究 者 が このLDLレ
タ ー を 介 し て ア セ チ ル 化LDLを
セプ
大 量 に 取 り込 ん だ いわ
タ ー 経 路 を利 用 し て ， 取 り込 まれ た コ レ ス テ ロ ー ル の
ゆ る泡 沫 細 胞 と形 態 的 に よ く似 て い る18）
。 酸 性 リン脂 質
細 胞 内 輸 送 経 路 を解 析 して い る。
一方
， マ ク ロ フ ァー ジ細 胞 に は いわ ゆ る ス カ ベ ン ジ
を含 ん だ リボ ソ ー ム もア セ チ ル 化LDLと
負電 荷 を帯 びて い るので， ス カベ ンジ ャー レセ プター
ャ ー レ セ プ タ ー が 存 在 し13,14）
， ア セ チ ル 化LDLな
どの
を介 し て取 り込 ま れ る可 能 性 が 高 い が ， ほ か の 未 知 の
負 電 荷 を もっ た リ ボ 蛋 白質 を取 り込 む。 そ の 後 の 代 謝
レセ プ タ ー に よ り取 り込 まれ て い る可 能 性 もあ る19）
。い
経 路 はLDLレ
セ プ タ ー 経 路 と同 様 で あ るが ， こ の レ セ
ず れ に して も， マ ク ロ フ ァ ー ジ の リ ボ ソ ー ム に よ る コ
セ プ ター とは異 な り コ レス テ ロ ー ル に
レ ス テ ロ ー ル の 取 り込 み も ネ ガ テ ィ ブ フ ィー ドバ ッ ク
プ タ ー はLDLレ
よ る ネ ガ テ ィ ブ フ ィ ー ドバ ッ ク を 受 け な い た め ， リポ
蛋 白 質 は直 線 的 に 取 り込 ま れ る。 筆 者 ら は， この マ ク
同様 に表 面 は
を受 け ない。
マ ク ロ フ ァ ー ジ に取 り込 ま れ た コ レ ス テ ロ ー ル は 図
ロ フ ァ ー ジ の ス カ ベ ン ジ ャ ー 経 路 の ほ う が よ り単 純 で
1に 示 し た 経 路 で 代 謝 され る と考 え ら れ る。 す な わ ち ，
使 い や す い 系 と考 え ， これ を 用 い て コ レ ス テ ロ ー ル の
エ ン ドサ イ トー シス さ れ た リポ ソー ム は
図1 （フ ァ ゴ ） リ
マ ク ロ フ ァー ジ によ る外 来性 コ レス テ ロー ル の エ ス テ ル化 経 路
1519
24
蛋 白質 核 酸 酵 素 Vol．39No．9（1994）
ソ ソー ム 内 で 加 水 分 解 され コ レス テ ロ ー ル が 遊 離 す る 。
こ の コ レ ス テ ロ ー ル は， リ ソ ソー ム か ら小 胞 体 膜 に 移
動 してACAT（Acyl CoA：cholesterol acyltransfer-
ase）に よ りエ ス テ ル 化 され ， コ レ ス テ ロ ー ル エ ス テ ル
と し て 細 胞 質 に蓄 積 す る。 筆 者 ら は 遊 離 型 コ レス テ ロ
ー ル を 加 え た リポ ソ ー ム を 用 い て い る の で
化LDLの
， アセ チル
よ う に リ ソ ソー ム 内 で の コ レ ス テ ロ ー ル エ ス
テ ル か ら遊 離 型 コ レ ス テ ロ ー ル へ の加 水 分 解 反 応 は省
略 され る こ とに な る 。 この 系 を用 い て ， 細 胞 外 か ら エ
ン ドサ イ トー シ ス さ れ た コ レ ス テ ロ ー ル の 細 胞 内 輸 送
機構 について解 析 を行 なっ た。
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2．
コ レス テ ロー ル の 細 胞 内 輸 送 に お け る 構 造 特 異 性
リボ ソー ム の系 を用 い る と， リポ ソ ー ム に任 意 の 脂
質 を加 え る こ とが で き る とい う利 点 が あ る 。 そ こ で ま
ず 筆 者 ら は， マ ク ロ フ ァ ー ジ に よ る 一 連 の コ レ ス テ ロ
ー ル代 謝 過 程 に 対 す る構 造 特 異 性 を調 べ る こ とに した 。
図2に
示 した よ うな コレステ ロー ル の構造 類似 体 を
コ レ ス テ ロ ー ル の 代 わ り に リポ ソ ー ム に 組 み 込 み ， そ
の 代 謝 を コ レ ス テ ロ ー ル と比 較 した 。 ；
構 造Ⅱ ∼Ⅳ は コ
レ ス テ ロ ー ル の側 鎖 部 分 が 修 飾 さ れ た もの で ， 一 般 に
植 物 ス テ ロ ー ル と よ ば れ る。 これ ら の ス テ ロ ー ル は植
物 中 に 多 く含 ま れ る が ， 哺 乳 動 物 は これ ら を食 餌 と し
て摂 取 して も体 内 に は 吸 収 で きな い20）
。 ま た， 構 造Vと
は コ レ ス テ ロ ー ル のA環
の二 重結 合 の数 が異 Ⅵ
なる類
縁 体 で あ る。 これ ら の ス テ ロ ー ル を 含 む リポ ソー ム を
マ ク ロ フ ァー ジ に 与 え た と こ ろ， コ レ ス テ ロ ー ル と ほ
ぼ 同 様 に マ ク ロ フ ァー ジ に取 り込 ま れ ， ま た 細 胞 毒 性
も示 さ な い こ とが わ か っ た 。 し か し， 側 鎖 構 造 の 異 な
る ス テ ロ ー ル は マ ク ロ フ ァ ー ジ に 取 り込 ま れ た あ との
エ ス テ ル 化 が 顕 著 に低 下 し， メ チ ル 基 が1つ
けで も コ レ ス テ ロー ル に比 べ て 約20％
図2 コ レス テ ロー ル構 造類 似 体
付 いた だ
， エ チル基が付
に よ る と， 上 記 の よ う な植 物 ス テ ロ ー ル はACATの
基
くとほ とん どエ ス テル 化 され ない こ とが見 い だ され た21）
。
質 に非 常 に な り に くい こ とが わ か る。 す る と， 植 物 ス
この こ と は言 い 換 え れ ば ， 植 物 ス テ ロ ー ル は マ ク ロ フ
テ ロ ー ル が フ ァ ゴ リ ソ ソー ム 内 に 蓄 積 す る の は ， 小 胞
ァー ジ に取 り込 まれ た の ち ， 遊 離 型 の ま ま細 胞 内 に 蓄
体 に お い てACATに
積 し て い る こ と に な る。 そ こで 次 に ， これ ら の ス テ ロ
ー ル が 取 り込 まれ た の ち 細 胞 内 の ど こ に 存 在 して い る
図1に
か 検 討 した 。 そ の結 果 ， 興 味 深 い こ と に ， 植 物 ス テ ロ
こ で ，ACAT阻
ー ル は細 胞 内 の フ ァ ゴ リ ソ ソ ー ム 内 に 蓄 積 し て い る こ
合 ， エ ン ドサ イ トー シ ス され た コ レ ス テ ロ ー ル が フ ァ
とが わ か っ た 。
ゴ リ ソ ソー ム 内 に 蓄 積 す る か 調 べ た と こ ろ ， コ レ ス テ
よ りエ ス テ ル 化 さ れ な い た め に ，
示 し た 経 路 が 停 滞 し， 結 果 と して ス テ ロ ー ル が
フ ァゴ リ ソ ソー ム 内 に 蓄 積 し た可 能 性 も考 え られ た。 そ
害 剤 を用 い て エ ス テ ル 化 を阻 害 し た場
さ ま ざ ま な ス テ ロ ー ル 構 造 類 似 体 を 用 い て ，ACAT
ロ ー ル の場 合 は フ ァ ゴ リ ソ ソ ー ム 内 に蓄 積 しな い こ と
の基 質 特 異 性 を 酵 素 学 的 に解 析 した 報 告 が あ る22）
。 それ
が わ か っ た 。 こ の 結 果 は， 植 物 ス テ ロ ー ル が フ ァ ゴ リ
1520
コレステロールの細胞 内輸送機構
25
輸 送 阻 害 剤 で あ る こ とが 初 め
て示 さ れ た 。
筆者 らは， コレス テ ロール
代 謝 の分 子機 構 を解析 す る に
は特異 的 阻害 剤 が 有効 で あ ろ
う と考 え ， さ ま ざ ま な薬 物 の
検 索 を行 な っ て い た 。 と くに，
コレス テロ ール構 造 類縁体 の
なか に コ レステ ロ ール代謝 阻
害 剤 が あ る だ ろ う との 予 測 の
も と に調 べ た 結 果 ， 図4に
示
した よ うな一連 の ステ ロイ ド
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に興 味 深 い性 質 が あ る こ と を
見 い だ し た25）
。 ま ず ，C17位
あ る い はC20位
図3
に オ キ ソ基 を
も つ ス テ ロ イ ド （Ⅲ，Ⅳ ，Ⅵ ，
マ ク ロフ ァー ジ にお け るス テ ロー ル代 謝 の 構 造 特 異 性
） が エ ン ドサ イ トー シ ス さ
Ⅶ
ソ ソ ー ム 内 に蓄 積 す るの は小 胞 体 にお い て エ ス テ ル 化
れ た コ レス テ ロー ル の エ ス テ ル 化 を 効 率 よ く阻 害 す る
さ れ な い た め で は な い こ とを 示 唆 し， す な わ ち ， 側 鎖
こ とが わ か っ た （
図5） 。 これ ら の ス テ ロ イ ド阻 害 剤 の
構 造 の 異 な る ス テ ロー ル は リ ソ ソ ー ム か ら輸 送 さ れ な
作 用 機 構 を解 析 し た 結 果 ， ① リポ ソ ー ム の 取 り込 み は
い こ と を 意 味 し て い る。
阻 害 し な い こ と， ② リ ソ ソー ム 内 で の リ ン脂 質 お よ び
一方
，A環
が 修 飾 され た ス テ ロ ー ル
ル （V） お よ び デ ヒ ドロ コ レ ス テ ロ ー ル
（コ レ ス タ ノ ー
（Ⅵ ） で も，
コ レ ス テ ロ ー ル に比 べ て エ ス テ ル 化 は 顕 著 に 低 下 し て
コ レ ス テ ロ ー ル エ ス テ ル の 分 解 は 阻 害 し な い こ と， ③
ACAT自
体 の 反 応 は 阻 害 し な い こ と （と くにC3位
が
水 酸 基 の もの ）， ④ リ ン脂 質 か ら遊 離 さ れ る脂 肪 酸 の ト
い た 。 し か し， これ ら の ス テ ロ ー ル は 植 物 ス テ ロ ー ル
リ グ リセ リ ドへ の 合 成 は阻 害 し な い こ と， な どが 明 ら
と は異 な り， リ ソ ソ ー ム 内 に 留 ま っ て い な い こ とが わ
か に な っ た 。 さ らに ， これ ら阻 害 剤 存 在 下 に お い て は，
か っ た 。 した が っ てA環
の 二 重 結 合 の違 う ス テ ロ ー ル
⑤ 取 り込 ま れ た コ レ ス テ ロ ー ル は マ ク ロ フ ァ ー ジ の リ
は， リ ソ ソ ー ム 膜 は通 過 で き るが ， そ の 後 の 代 謝 過 程
ソ ソー ム 内 に蓄 積 して い る こ とが 形 態 的 に 観 察 され た。
が コ レ ス テ ロ ー ル に比 べ て 遅 くな っ て い る と想 像 さ れ
こ の よ うな 実 験 事 実 か ら， ス テ ロ イ ド化 合 物 は マ ク ロ
る。ACATの
フ ァー ジ が 取 り込 ん だ コ レ ス テ ロ ー ル の リ ソ ソ ー ム か
反 応 性 の 差 か も しれ な い 。 以 上 の 結 果 を
模 式 的 に ま とめ た の が 図3で
あ る。
ら小 胞 体 へ の 輸 送 を 阻 害 し， そ の 結 果 と し て コ レ ス テ
ロー ル エ ス テル の合 成 が 低 下 す る もの と結 論 され た 。 す
3．
細 胞 内 コレステ ロール 輸送 の特異 的 阻害 剤
1987年
， 米 国 タ フ ツ 大 学 のLiscumら
は， コ レ ス テ
な わ ち ，C17位
あ る い はC20位
に オ キ ソ基 を もつ一 連
の ス テ ロ イ ドは， コ レス テ ロ ー ル の リ ソ ソー ム か らの
ロ ー ル 生 合 成 阻 害 剤 と し て 開 発 さ れ た3β-［2-（diethyl-
輸 送 阻 害 剤 で あ る こ とが 明 らか に な っ た 。U18666Aも
amino)ethoxy]-androst-5-en-17-one(U18666A)
C17位
（図4）
輸 送 阻 害 活 性 に重 要 で あ る と考 え られ る。 一 方 ，C17位
が ，LDL由
来 の コ レ ス テ ロ ー ル に よ るLDLレ
セ プ タ ー お よ びHMG-CoAレ
にオ キ ソ基 を有 して お り， これ が コ レス テ ロー ル
ダクターゼの ダウ ンレギ
の オ キ ソ 基 を水 酸 基 に換 え た だ け （Ⅲ→Ⅱ ，Ⅵ →Ⅴ ）
ュ レ ー シ ョ ン を 抑 制 す る こ と を 示 し た23）。 そ の 後 の 解 析
で 阻 害 効 果 は著 し く低 下 し ， ス テ ロ イ ド化 合 物 に よ る
か ら ，U18666Aは
細 胞 内 コ レ ス テ ロ ー ル の 輸 送 阻 害 活 性 に は か な り厳 密
コ レ ス テ ロ ー ル の リ ソ ソー ム か ら ほ
か の 小 器 官 へ の 輸 送 過 程 を阻 害 し て い る こ とが 明 ら か
に な っ た24）。 す な わ ち ，U18666Aは
コレステ ロール の
な構 造 活 性 相 関 が 存 在 す る こ と が 予 想 さ れ た 。
マ クロ ファー ジを用 いた場 合 ， コ レス テ ロール の リ
1521
26
蛋白質
核酸
酵素
Vol．39No．9（1994）
ソ ソ ー ム か らの 輸 送 を完 全 に
止 め る た め に は10μMの
ステ
ロ イ ドが 必 要 で あ る。 この 濃
度 に お い て は，C3位
にオキ ソ
基 を もつ ス テ ロ イ ドに は 多 少
のACAT阻
害効果が現われ
るが ， 水 酸 基 を もつ もの で は
ま っ た く認 め ら れ な い25）
。 ま
た ，C20位
にオ キ ソ基 を もつ ス
テ ロ イ ドは ， こ の 濃 度 に お い
て コレス テロー ルの生合 成 を
約40％
阻 害 す る が，C17位
に
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オ キ ソ基 を もつ もの は ま っ た
く阻 害 しない26)。このよ うな検
討 か ら， 筆 者 ら はC3位
酸 基 でC17位
が水
が オ キ ソ基 の デ
ヒ ド ロ イ ソ ア ン ドロ ス テ ロ ン
(dehydroisoandrosterone)
（Ⅵ）を ， リ ソ ソ ー ム か ら の コ
レ ス テ ロー ル輸 送 の 特 異 的 阻
害 剤 と し て 用 い て い る。 図6
に は， これ を ラ ッ ト癌 化 肝 細
胞 に 与 え， コ レ ス テ ロ ー ル が
リ ソ ソ ー ム 内 に蓄 積 し た像 を
示 した 。
と こ ろ で ， 図4に
示 したス
テ ロ イ ドの な か に は， ホ ル モ
図4コ
レ ステ ロール の細 胞 内輸 送 を阻害 す る ステ ロイ ドとそ の 類縁 体
ン と して の作 用 が あ る も の も
存 在 す るが ， コ レ ス テ ロ ー ル の 輸 送 阻 害 作 用 は， ① ホ
る い は カ ル シ ウ ム 拮 抗 薬 で あ る ベ ラパ ミル に， コ レ ス
ル モ ン作 用 の な い ス テ ロ イ ドで も同 様 の 阻 害 活 性 を示
テ ロー ル の リ ソ ソ ー ム か ら の 輸 送 を阻 害 す る作 用 が あ
す こ と， ② 比 較 的 高 濃 度 （
約10μM） が 必 要 で あ る こ と，
る こ とを 見 い だ して い る30）
。
③ 蛋 白質 合 成 を 止 め て も阻 害 作 用 を 示 す こ と， な どの
理 由 か ら， ス テ ロ イ ドホ ル モ ン作 用 と は 異 な る 機 構 で
働 い て い る と考 え ら れ る。
一 方 これ まで に
， ス テ ロ イ ド化 合 物 以 外 に ， イ ミプ
4．
リ ソ ソ ー ム か ら の コ レ ス テ ロ ー ル の 輸 送機 構
ス テ ロ イ ド系 の コ レ ス テ ロ ー ル 輸 送 阻 害 剤 が 見 い だ
され ， さ ら に これ らの 阻 害 剤 が 可 逆 的 で あ る こ とを 利
ラ ミ ンの よ うな いわ ゆ る疎 水 性 ア ミン類27）
，抗 真 菌剤 で
用 し て， 細 胞 内 に取 り込 まれ た コ レ ス テ ロー ルの 輸 送 ・
コ レス テ ロー ル 生 合 成 阻 害 作 用 の あ るケ トコ ナ ゾ ール28)，
代 謝 過 程 が あ る程 度 ， ス テ ッ プ ご とに 解 析 す る こ とが
あ る い はス フ ィ ンガ ニ ン29）
， な どの 物 質 に もコ レス テ ロ
可 能 とな っ た 。 す な わ ち ， ス テ ロ イ ド系 阻 害 剤 存 在 下
ー ル を リ ソ ソー ム 内 に た め る 作 用 が あ る こ とが 報 告 さ
に お い て コ レ ス テ ロ ー ル を含 む リポ ソ ー ム を取 り込 ま
れ て い る が ， そ の 特 異 性 は検 討 され て い な い。 筆 者 ら
せ る と， リ ソ ソ ー ム 内 に遊 離 型 コ レ ス テ ロ ー ル が 蓄 積
も， マ ク ロ フ ァー ジ に お い て ア ゾ ー ル 系 抗 真 菌 剤 で あ
した細 胞 を調 製 で き る （図7） 。 こ こ で 培 地 を取 り替 え，
る ケ トコ ナ ゾ ー ル ， ミ コ ナ ゾ ー ル ， エ コ ナ ゾ ー ル ， あ
外 か らの リボ ソ ー ム の 供 給 を 絶 つ と と も に 阻 害 剤 も除
1522
27
コレステ ロー ルの細胞内輸送機構
害 す る た め で あ る こ とか 示 唆
され た 。V型ATPaseは
， リ
ソソー ム， エ ン ドソーム とい
った細 胞 内の酸 性小器官 に存
在 し，ATPの
エ ネル ギ ー を使
って プ ロ トンを小 器官 内に輸
送 し酸 性 環 境 を つ く りだ す 酵
素 で あ る33,34）
。 この酵 素 は ミ ト
コ ン ド リア に存 在 す るF。F1型
ATPaseと
構造 的 に よ く似 て
お り35,36）
，ATPase活
性 ドメ
イ ン と プ ロ トン チ ャ ン ネ ル ド
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メ イ ン か らな る複 合 体 で あ り，
パ フ ィ ロ マ イ シ ンA1は
ATPase活
性 を阻 害 す る こ と
が わ か っ て い る。 パ フ ィ ロ マ
イ シンA1存
図5 マ ク ロ フ ァー ジ に お け る 外 来 性 コ レ ス テ ロ ー ル の エ ス テ ル 化 に 対 す る ス テ ロ イ
ド化 合 物 の 効 果
各 化 合 物5μMを
在 下 に おいて コ レ
ス テ ロー ルが リソソームか ら
移 行 し な い とい う知 見 は， コ
加 え た と きの 効 果 。
レ ス テ ロ ー ル の リ ソ ソー ム か
く と， リ ソ ソ ー ム 内 に蓄 積 した コ レス テ ロ ー ル は， 細
胞 内 で 経 時 的 に コ レス テ ロー ル エ ス テ ル に 変 換 し， ま
らの輸 送 過 程 に リ ソ ソー ム 内 の 酸 性pHあ
るい は リソ ソ
ー ム 内外 で の プ ロ ト ン濃 度 勾 配 が 必 要 で あ る こ と を意
た 一 部 は遊 離 型 の ま ま細 胞 外 へ 放 出 す る こ とが わ か っ
味 して い る。 さ ら に リソ ソー ム 内 の酸 性pHを
解 消 させ
た31）
。 す な わ ち ， リソ ソ ー ム 内 に蓄 積 した コ レ ス テ ロー
る作用 の ある クロ ロキ ンや ア ンモニ ア を作 用 させて も
ル は ス テ ロイ ド に よ る阻 害 か ら解 放 され て ， そ の 後 の
リ ソ ソ ー ム 内 に蓄 積 し た コ レ ス テ ロ ー ル の輸 送 は低 下
輸 送 ・代 謝 が 回復 した こ と に な る。 筆 者 ら は ， こ の 系
した 。 通 常 ， コ レス テ ロ ー ル は リ ン 脂 質 二 重 層 を 拡 散
を 利 用 し て細 胞 内 コ レ ス テ ロ ー ル 輸 送 機 構 に つ い て 検
に よ っ て 比 較 的 簡 単 に通 過 で き る と考 え られ て い たが ，
討 した。
本 実 験 か ら， コ レス テ ロ ー ル の よ うな 疎 水 性 で しか も
A．
電 荷 を もた な い 物 質 の リ ソ ソ ー ム 膜 通 過 過 程 に プ ロ ト
コ レ ス テ ロ ー ル の リソ ソ ー ム か らの 放 出 機 構
こ の 系 を 用 い て ， コ レ ス テ ロ ー ル の エ ス テ ル 化 と細
ン が 必 要 で あ る こ と が 初 め て 明 らか に な っ た 。
胞 外 へ の 放 出 を指 標 に リ ソ ソー ム か らの コ レ ス テ ロ ー
ル の輸送
（図7に
お る け ス テ ッ プ2の
過程 ） に対 す る
各 種 阻 害 剤 の効 果 を調 べ た 。 そ の 結 果 ，V型ATPase
表1
の 特 異 的 阻 害 剤 と し て最 近 見 い だ され たバ フ ィ ロ マ イ
シ ンA1が
エ ン ドサ イ トー シ ス以 後 の コ レ ス テ ロー ル の輸 送 ・
代謝 に対 す る各 種 阻 害剤 の 効 果
コ レス テ ロ ー ル の エ ス テ ル 化 お よ び細 胞 外 へ
の 放 出 を10nMと
い う低 濃 度 で 完 全 に 阻 害 す る こ とを
見 い だ した31）（
表1） 。 形 態 的 に も， パ フ ィ ロ マ イ シ ン
A1が
存 在 す る と リ ソ ソ ー ム に蓄 積 した コ レ ス テ ロー ル
は そ の ま ま リ ソ ソ ー ム 内 に留 ま っ て い る こ とが 確 認 さ
れ た。 さ ら に， コ レ ス テ ロ ー ル 輸 送 阻 害 の 濃 度 曲 線 が
V型ATPaseの
阻 害 曲 線32）と一 致 して い る こ とか ら，
フ ィ ロマ イ シ ンA1の
阻 害 効 果 はV型ATPaseを
阻バ
1523
28
蛋 白質 核 酸 酵 素 Vol．39No．9（1994）
っ た3l)0（ ス テ ッ プ1の エ ン ド
サ イ トー シ ス 過 程 は サ イ トカ
ラ シ ンBで
顕 著 に 阻 害 され
る18)。 した が っ て， リ ソ ソー
ム か ら小 胞 体 あ る い は細 胞 外
へ の コ レ ス テ ロー ル の輸 送 過
程 は ミ ク ロ フ ィ ラ メ ン トや微
小 管 を必 要 と しな い。 次 に，
ゴ ル ジ装 置 を 崩 壊 す る作 用 が
あ る ブ レ フ ェ ル ジ ンAの 効 果
を調 べ た 。 この 薬 物 は コ レ ス
テ ロー ルの エス テル化 はまっ
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た く阻 害 し な か っ た が ， リ ソ
ソ ー ム か ら細 胞 外 へ の コ レ ス
テ ロ ー ル の 放 出 を選 択 的 に 阻
害 し た37)。この こ とは， リソ ソ
ー ム か ら細 胞 外 へ の 放 出 経 路
に は ゴ ル ジ 装 置 が関 与 す るが ，
小 胞 体へ の移行 に はまっ た く
関 与 し て い な い こ と を示 唆 し
て い る。
さ ら に 筆 者 ら は最 近 ， 蛋 白
質合 成阻 害剤 で あ るシ クロヘ
キ シ ミ ド を加 え る と， ブ レ フ
ェ ル ジ ンAと
同様 に細胞 外 へ
の コ レステ ロール の放 出が完
全 に 抑 制 され る こ と を見 い だ
図6
ス テ ロ イ ド化 合 物 に よ り輸 送 を 阻 害 し た 細 胞 に お け る コ レ ス テ ロ ー ル の 細 胞 内
分布
し た37)。 これ ら の 結 果 を 総 合
す る と， リ ソ ソー ム か ら細 胞
ラ ッ トRBL細
胞 をデ ヒ ドロ イ ソ ア ン ド ロス テ ロ ン （5μM） 存 在 下 （
上 ）， 非 存 在 下
（
下 ），16
時 間 イ ンキ ュベ ー シ ョ ン し， 細 胞 内遊 離 型 コ レス テ ロー ル を フ ィ リ ピ ン で染 色 後， 蛍 光 顕 微 鏡
外 へ の コ レステ ロール の放 出
で 観 察 し た もの 。
過 程 は， マ ク ロ フ ァー ジ で 合
成 され た蛋 白質の分 泌 とカ ッ
リ ソ ソ ー ム か ら ほ か の 小 器 官 へ の コ レス テ ロー ル
プ ル し て い る 可 能 性 が 考 え られ る 。 一 般 に， コ レ ス テ
リ ソ ソ ー ム か ら放 出 さ れ た の ち ， 小 器 官 の 間 を ど の
な ど の ア ク セ プ タ ー が 必 要 で あ る 。 リボ 蛋 白 質 の な か
B．
輸送
ロ ー ル の細 胞 外 へ の 放 出 過 程 に は細 胞 外 に リポ 蛋 白質
よ うな 機 構 で コ レ ス テ ロ ー ル が 輸 送 さ れ て い る か は現
で はHDLが
在 で も ほ と ん どわ か っ て い な い 。 そ こで ま ず ， 細 胞 骨
い る が ， 筆 者 らが 用 い て い る マ ク ロ フ ァー ジ の ア ッ セ
お もに そ の 役 割 を 担 って い る と考 え られ て
格 系 が 関 与 し て い る か を 明 らか に す る 目的 で ， 図7に
イ 系 に お い て は， 培 地 中 に リポ 蛋 白 質 は含 まれ て い な
お け る ス テ ッ プ2の 過 程 に 対 す る サ イ トカ ラ シ ンBと
い 。 そ れ に もか か わ らず リ ソ ソ ー ム か ら細 胞 外 へ の コ
コ ル ヒ チ ン の効 果 を 調 べ た 結 果 ， これ ら の 薬 物 は， リ
レ ス テ ロ ー ル の 放 出 が み られ た の は， マ ク ロ フ ァー ジ
ソ ソー ム 由 来 の コ レ ス テ ロー ル の エ ス テ ル 化 お よ び細
が リポ 蛋 白 質 様 の 粒 子 を分 泌 し て い る た め か も しれ な
胞 外 へ の放 出 に ま っ た く影 響 を 及 ぼ さ な い こ とが わ か
い 。 す で に ， マ ク ロ フ ァ ー ジ が ア ポEを
1524
分 泌す る こと
Ⅱ
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コ レステロー ルの細胞内輸送機構
図7
29
ス テ ロイ ド化 合 物 に よる コ レ ステ ロー ル 輸 送 阻 害 の 可逆 性
が 報 告 さ れ て い る。 も しか し た ら， ア ポEを
含 む リポ
れ は，生合 成 された コレス テロ ー ル をパ ル スチ ェイス
蛋 白 質 粒 子 と と も に リソ ソー ム 由来 の コ レ ス テ ロ ー ル
で きる こ と， 形 質 膜 に 現 わ れ た コ レ ス テ ロ ー ル は細 胞
が 細 胞 外 に放 出 され て い る の か も しれ な い 。 現 在 筆 者
外 か ら コ レ ス テ ロ ー ル オ キ シ ダ ー ゼ を作 用 さ せ る こ と
ら は， マ ク ロ フ ァー ジ か ら放 出 され た コ レ ス テ ロ ー ル
に よ り特 異 的 に検 出 ・定 量 で き る こ と に よ る。
が 培 地 中 で は どの よ う な状 態 で存 在 して い る の か 解 析
生 合 成 さ れ た コ レ ス テ ロ ー ル が 形 質 膜 へ 移 行 す る速
中 で あ る。 以 上 の 結 果 か ら， リ ソ ソ ー ム か ら小 胞 体 へ
さ （t1/2）
は，CHO細
の輸 送 経 路 と細 胞 外 へ の 放 出 経 路 は互 い に 独 立 し て い
よび ラ ッ ト卵 巣 濾 胞 細 胞42）で は10∼30分
る こ とが 示 唆 され た が， こ れ に関 し て 最 近 興 味 深 い 報
細 胞 で は10分
告 が な され た 。 す な わ ち ， ビ メ ンチ ン と よ ば れ る 中 間
る 。 小 胞 体 か ら形 質 膜 へ の コ レ ス テ ロ ー ル の 移 行 過 程
系 フ ィラ メ ン トを欠 損 す る培 養 癌 化 副 腎 由 来SW-13細
は ， ブ レ フ ェ ル ジ ンAや
胞 を 用 い てLDL由
と40,45）
か ら， 通 常 の 小 胞 輸 送 経 路 とは異 な る経 路 で輸 送
来 コ レ ス テ ロ ー ル の 代 謝 を 調 べ た結
胞40）
，LeydigMA-10細
とい う報 告43）と60分
胞41）
，お
， ヒ ト繊 維 芽
とい う報 告44）が あ
モ ネ ン シ ン で 阻 害 され な い こ
果 ， リ ソ ソ ー ム か ら放 出 され た コ レ ス テ ロ ー ル は ま っ
さ れ る と考 え られ る。 また ， 細 胞 を15℃ で 培 養 す る と，
た くエ ス テ ル化 さ れ ず ， 細 胞 外 へ 放 出 さ れ て し ま っ て
コ レス テ ロ ー ル の 生 合 成 は進 行 す る も の の ， 形 質 膜 へ
い る こ とが 明 らか にな っ た38）
。 この 結 果 は， リ ソ ソー ム
の 移 行 は起 こ らな い40）
。 この と き ， 細 胞 内 のd＝1．087
か ら小 胞 体 へ の輸 送 に ビ メ ン チ ン が 関 与 す る こ と を示
以 下 の 低 密 度 穎 粒 中 に 生 合 成 さ れ た コ レ ス テ ロー ル が
唆 す る と と もに ， 細 胞 外 へ の 放 出 は これ と は別 の機 構
蓄 積 して い る こ とが 見 い だ され た45）
。 しか し，37。Cで は
に よ る こ と を示 し て い る。
こ の よ う な穎 粒 の 蓄 積 は み られ な い こ と か ら， こ の 穎
粒 が 生 合 成 され た コ レ ス テ ロ ー ル を 形 質 膜 へ 輸 送 す る
た め の機 構 の 一 部 と考 え られ て い る 。 しか し ， こ の小
胞 は まだ 単 離 さ れ て お ら ず ， そ の 実 体 は明 ら か に さ れ
コ レス テ ロー ル は小 胞 体 膜 にお いて 生 合 成 さ れ る 。 た
だ し， 最 近 ，HMG-CoAレ
ダクターゼがペ ルオ キ シソ
て いない。
生合成 された コ レステ ロー ル の形 質膜 へ の輸送 はサ
ー ム に も存 在 す る こ とが 報 告 され て い るが39）
， その 意 義
イ トカ ラ シ ンBや
は ま だ わ か っ て い な い。
こ と40）
か ら， この 輸 送 に ミク ロ フ ィ ラ メ ン トや微 小 管
生 合 成 され た コ レ ス テ ロ ー ル の細 胞 内 輸 送 の な か で ，
形 質 膜 へ の 移 行 過 程 は比 較 的 よ く解 析 さ れ て い る 。 こ
コ ル ヒ チ ン に よ っ て も影 響 され な い
は 関 与 して い な い と思 わ れ る。
以 上 の よ うな 結 果 か ら， 生 合 成 さ れ た コ レ ス テ ロ ー
1525
2
30
蛋 白質
核酸
酵素
Vol．39No．9（1994）
い る 。 細 胞 にACTHな
cAMP濃
ど の 刺 激 を 与 え る と細 胞 内
度 が 上 昇 し， 細 胞 質 性 コ レ ス テ ロー ル エ ス テ
ラ ー ゼ が 活 性 化 さ れ ， コ レ ス テ ロ ー ル エ ス テ ル か ら遊
離 型 コ レ ス テ ロ ー ル が 生 成 す る 。 これ が ミ トコ ン ド リ
ア へ移 行 し， ス テ ロイ ドホ ル モ ン産 生 の基 質 とな る48,49）
。
コレス テロー ルエ ステ ルの 貯 蔵 の少 ない状態 にお いて
は， 生 合 成 され た コ レ ス テ ロ ー ル50）や 細 胞 膜 な どに す
で に あ る コ レ ス テ ロ ー ル41）も利 用 され て い る 。
コ レ ス テ ロ ー ル の ミ トコ ン ド リ ア へ の輸 送 は， サ イ
トカ ラ シ ンBお
よび コ ル ヒ チ ン で 阻 害 さ れ る こ とか ら，
ミ ク ロ フ ィ ラ メ ン トや 微 小 管 が 関 与 す る輸 送 で あ る と
考 え ら れ る51∼53）
。 こ の 点 に お い て ミ トコ ン ド リアへ の
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コ レ ス テ ロ ー ル 輸 送 系 は ， リ ソ ソ ー ム か ら小 胞 体 ， あ
る い は小 胞 体 か ら形 質 膜 へ の 輸 送 系 と は対 照 的 で あ る。
図8生
合 成 さ れ た コレ ステ ロー ル お よ び 膜 蛋 白質 の 形 質
膜 へ の輸 送 経路
ま た ， い くつ か の グ ル ー プ か ら ， ミ トコ ン ド リ ア へ の
コ レ ス テ ロ ー ル 輸 送 系 に ス テ ロ ー ル キ ャ リア 蛋 白 質
ル の 形 質 膜 へ の 輸 送 は図8に
示 した よ うな経路 で輸 送
さ れ て い る も の と想 定 さ れ る。 す な わ ち ， 生 合 成 さ れ
た コ レ ス テ ロ ー ル は， 小 胞 体 に お い て 通 常 の 膜 蛋 白質
な どの 輸 送 小 胞 と は別 の 特 殊 な 小 胞 を 介 し て ， ゴル ジ
装 置 を 経 由 せ ず 形 質 膜 へ 輸 送 さ れ て い く。 こ の小 胞 輸
送 は エ ネ ル ギ ー を 必 要 とす るが ， ミク ロ フ ィ ラ メ ン ト
や 微 小 管 の よ う な細 胞 内 骨 格 を 必 要 と し な い 。
III． ステロイ ドホルモン合成器 官におけるコレステロール
のミ トコン ドリアへの輸送
ミ トコ ン ド リ ア は 通 常 ， コ レ ス テ ロ ー ル 含 量 の 非 常
に少 な い小 器 官 で あ る。 しか し， ス テ ロ イ ドホ ル モ ン
産 生 細 胞 に お い て コ レ ス テ ロ ー ル が ミ トコ ン ド リア に
輸 送 され ， そ こ で ス テ ロ イ ドホ ル モ ン産 生 の 初 段 階 で
あ る コ レス テ ロー ル の側 鎖 切 断 反 応 が起 こ る46,47）
。 この
反 応 を 司 る酵 素 で あ る シ トク ロ ムP450sccは
ミ トコ ン
ド リア の 内 膜 に存 在 す る の で ， コ レ ス テ ロ ー ル は ミ ト
コ ン ド リア の 外 膜 へ の輸 送 と外 膜 か ら内 膜 へ の 輸 送 と
い う2段 階 で輸 送 され て い る こ と に な る。 そ れ ぞ れ の
段 階 に つ い て， これ ま で に明 ら か に な っ て い る知 見 を
ま とめ て み る。
1． ミ ト コ ン ド リア へ の 輸 送
通 常 ， ス テ ロ イ ド産 生 細 胞 に お い て は 細 胞 質 に大 量
の コ レス テ ロ ー ル エ ス テ ル が 脂 肪 滴 と して 蓄 積 され て
1526
2（SCP2）
が 関 与 して い る こ と が 報 告 され て い る。 こ
れ に つ い て は後 に述 べ る。
Ⅴ
コレステロールの細胞内輸送機構
膜 と内 膜 が 接 す る部 位 に存 在 す る もの と考 え られ る。 こ
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の レ セ プ タ ー に対 す る ア ゴ ニ ス ト刺 激 を す る と， ミ ト
31
こ か で 合 流 し て い る も の と思 わ れ る。
リ ン脂 質 の1つ
の ス フ ィ ゴ ミエ リ ン は， コ レ ス テ ロ
コ ン ド リア外 膜 に 存 在 す る コ レ ス テ ロ ー ル が 内 膜 に移
ー ル と同 様 に そ の ほ と ん どが 形 質 膜 外 葉 に 存 在 して い
行 し て， コ レ ス テ ロー ル の 側 鎖 切 断 反 応 が 促 進 さ れ る
る。 しか も， こ の2つ
こ とが 報 告 され てい る59）
。 前 述 の3つ の候 補 の 蛋 白 質 の
関 係 で 形 質 膜 に存 在 して い る も の と思 わ れ る。 形 質 膜
う ち ， デ ス エ ン ドゼ ピ ン とよ ばれ る蛋 白 質 は， こ の レ
を 外 か らバ クテ リア の ス フ ィ ン ゴ ミエ リ ナ ー ゼで 処 理
セ プ タ ー に結 合 し て コ レ ス テ ロー ル の 移 行 を促 進 す る
す る と， コ レス テ ロ ー ル との 平 衡 が ず れ て ， コ レ ス テ
も の と想 像 され て い る。 も し この 説 が 正 し い とす る と，
ロー ル が細 胞 内 に移 行 しエ ス テ ル 化 され る現 象 が ある63）
。
ミ ト コ ン ド リア に お け る コ レ ス テ ロ ー ル の 膜 通 過 に 陰
この ス フ ィ ン ゴ ミエ リナ ー ゼ 処 理 に よ り誘 導 され る コ
イ オ ン チ ャ ン ネ ル が 関 与 し た膜 電 位 変 化 あ る い は イ オ
レス テ ロー ル の形 質 膜 か ら小 胞 体 へ の輸 送 は，U18666A
の 脂 質 は お そ ら く何 らか の平 衡
ン輸 送 が 連 関 し て い る可 能 性 が 想 像 され る。 リ ソ ソ ー
に よ っ て完 全 に 阻 害 さ れ る こ と が 報 告 さ れ た64）
。一 方，
ム膜 に お け る コ レ ス テ ロ ー ル の 通 過 反 応 に リ ソ ソー ム
疎 水 性 ア ミ ン で あ る イ ミ プ ラ ミ ン は こ の 過 程 を阻 害 す
内 の 高 プ ロ トン濃 度 が 必 要 で あ る こ と と の 関 連 で 興 味
る とい う報 告 と し な い とい う報 告 が あ り， 細 胞 種 に よ
深 い 。 な お， こ の 分 野 の 詳 細 に つ い て は， ほ か の 総
る違 い な の か 実 験 系 に よ る違 い な のか 明 らか で はな い。
説59,60）
を参 考 に し て い た だ き た い 。
C型 ニ ー マ ン ーピ ッ ク細 胞 （
後 述 ） を 用 い た 同様 の 解 析
で も， 形 質 膜 由来 コ レ ス テ ロ ー ル に よ る コ レ ス テ ロ ー
ル エ ス テ ル の 合 成 は低 下 し て い る とい う報 告65｝とま っ
Ⅳ
． 形質膜か ら小胞体へのコレステロール輸送
た く正 常 で あ る とい う報 告66）が あ り統 一 的 見 解 が 得 ら
形 質 膜 に は細 胞 全 体 の コ レ ス テロー ル の65∼95％
が
れ て い な い 。 ニ ー マ ンーピ ッ ク病 細 胞 に も異 な る タ イ プ
存 在 す る。 さ ら に そ の ほ とん ど は形 質 膜 二 重 層 の 外 葉
が あ る か も しれ な い し， ス フ ィ ン ゴ ミエ リナ ー ゼ の 処
に 存 在 し て い る。 形 質 膜 に存 在 す る コ レ ス テ ロ ー ル は，
理 条 件 に よ っ て 細 胞 内 へ の 輸 送 経 路 が 異 な っ て く る可
細 胞 外 の リポ 蛋 白 質 と交 換 で き る だ ろ う し， エ ン ドサ
能 性 も考 え られ る の で ， 今 後 よ り注 意 深 い検 討 が 必 要
イ トー シ ス 過 程 に お い て ほ か の膜 と と も に 細 胞 内 に 入
で あ ろ う。
る 可 能 性 もあ る。 一 方 ， これ ら の 経 路 と は別 に， 細 胞
を25-ヒ
ドロキ シ コ レス テ ロー ル で 処 理 し細 胞 内ACAT
を活 性 化 させ る と， 形 質 膜 の コ レ ス テ ロ ー ル が 減 少 し
コ レ ス テ ロ ー ル エ ス テ ル の 生 成 が 高 ま る こ とが 知 ら れ
て い る61）
。 また， 培 養 副 腎 細 胞 をACTHで
刺 激 す る と，
形 質 膜 に 存 在 した コ レ ス テ ロ ー ル が ミ トコ ン ド リア へ
コ レ ス テ ロ ー ル の 生 合 成 は多 数 の 段 階 を経 るが ， こ
の 過 程 を促 進 す る因 子 が 細 胞 質 内 に 見 い だ さ れ た。 ス
ク ワ レ ン か ら ラ ノ ス テ ロ ー ル へ の 変 換 に 関 与 す る因 子
移 行 しス テ ロイ ドに変 換 され る41)。こ う した 現 象 は， 形
と し てSCP1が
質 膜 に 存 在 す る コ レ ス テ ロ ー ル が 何 ら か の刺 激 で 細 胞
ス テ ロ ー ル へ の 変 換 に 関 与 す る 因 子 と し てSCP2が
内 小 器 官 へ輸 送 さ れ る こ と を示 唆 し て い る 。 マ ク ロ フ
い だ され た67）
。 現 在 ，SCP2は
ァー ジ を用 い た 筆 者 ら の結 果 に よ る と，25-ヒ
ン グ も行 な わ れ そ の 構 造 が 明 ら か に な っ て い るが68）
，
ドロ キ シ
見 いだ され， ラ ノス テ ロール か らコレ
コ レ ス テ ロ ー ル に よ る細 胞 内 コ レ ス テ ロ ー ル の エ ス テ
SCP1に
ル化 反 応 は， プ レ グ ネ ノ ロ ン な ど の ス テ ロ イ ド系 輸 送
ん ど進 ん で い な い 。
阻 害 剤 に よ っ て は 阻 害 され な い こ と25）
か ら， 形 質 膜 か
SCP2は
見
精 製 され 遺 伝 子 クロー ニ
関 して は， 実 体 が 不 明 の ま ま で あ り解 析 が ほ と
，in vitroの 系 でACAT反
応 の促 進や コレ
ら小 胞 体 へ の コ レ ス テ ロー ル の輸 送 系 は リ ソ ソ ー ム か
ス テ ロ ー ル の ミ トコ ン ド リア へ の 輸 送 促 進 な どの作 用
ら小 胞 体 へ の 輸 送 系 とは異 な って い る と考 え られ る。 （
た
が あ る こ と も報 告 され てVいる67）
。SCP2の
だ し， あ る ス テ ッ プ で は合 流 し て い る か も しれ な い。）
一方
， 形 質 膜 か ら ミ トコ ン ド リア へ の輸 送 経 路 は 脂 肪
粒 か らの 経 路 と 同 様 に ， サ イ トカ ラ シ ンBや
一次 構造が明
ら か に な っ た 結 果 ， この 蛋 白 質 が 非 特 異 的 リ ン脂 質 輸
送 蛋 白 質 と よ ば れ て い た もの69）と同 一 で あ る こ とが 判
コ ル顆
ヒ
明 し， コ レ ス テ ロ ー ル の み で な く広 く脂 質 の 輸 送 に か
チ ンで 阻 害 され る の で46,62）
， これ らの 経 路 は お そ ら くど
か わ る蛋 白 質 で あ る こ とが 明 らか に され た 。 これ ま で
1527
Ⅵ
32
蛋 白質 核 酸 酵 素 Vol．39No．9（1994）
の 解 析 に よ る と， この 蛋 白質 は脂 質 分 子 を結 合 して 膜
端 側 にSCP2のN末
端 プ レ 配 列 を含 む 全 配 列 が そ の ま
問 を輸 送 す る い わ ゆ る 交 換 輸 送 担 体 と して 働 くの で は
ま入 っ て い る こ とが 明 らか に な っ た77）
。 この蛋 白 質 はペ
な く， 膜 表 面 に結 合 す る こ とに よ り種 々 の 脂 質 の実 質
ル オ キ シ ソ ー ム を 欠 損 す る 細 胞 に も存 在 す る の で ， も
輸 送 を 促 進 す る もの と考 え ら れ て い る。 しか し， 詳 細
し か し た ら この 蛋 白 質 が ほ か の コ レ ス テ ロー ル輸 送 経
な 機構 は ま だ 明 らか に な っ て い な い 。
路 に 関 与 し て い る 可 能 性 も 考 え ら れ る。
SCP2は
， そ の名 前 か ら細 胞 内 コ レス テ ロ ール 輸 送 に
か か わ る重 要 な 因 子 で あ る と考 え られ て い たが ， 最 近 ，
これ に 反 す る知 見 が 得 られ て きて い る。 まず ，SCP2の
細 胞 内 局 在 性 を 免 疫 電 顕 で 調 べ る と， ほ とん どが ペ ル
オ キ シ ソ ー ム 内 に存 在 し， 細 胞 質 に は わ ず か し か な い
は ， 常 染 色 体 劣 性 遺 伝 の遺 伝
性 疾 患 で あ る78）
。 この病 気 の 特 徴 は， 患 者 の細 胞 の リソ
調 べ て み る と， 細 胞 質 の遊 離 型 ポ リソー ム で分 子 量14.
ソ ー ム 内 に遊 離 型 コ レ ス テ ロ ー ル が 異 常 に蓄 積 して い
4Kの
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ニ ー マ ン-ピ ッ ク病C型
こ とが 明 らか に な った70,71）
。 この 蛋 白 質 の生 合 成 経 路 を
前 駆 体 とし て合 成 さ れ ， これ が ペ ル オ キ シ ソーム
へ 移 行 して ，N末
端 の プ レ配 列 が 分 解 され13Kの
型 に 変 換 さ れ る72）
。 実 際SCP2のC末
Leu（A-K-L）
成熟
端 はAla-Lys-
で あ り， ペ ル オ キ シ ソー ム 局 在 化 シ グ
ナ ル で あ るSKLモ
チ ー フ に 属 して い る。Zellweger症
る こ とで あ る。 ニ ー マ ン-ピ ッ ク病 に は ほか にA型 やB
型 と よ ば れ る もの が あ るが ， これ ら は リ ソ ソ ー ム 性 ス
フ ィ ン ゴ ミエ リナ ー ゼ が 欠 損 す る た め に リソ ソー ム 内
に ス フ ィ ン ゴ ミエ リ ン が 蓄 積 す る 病 気 で あ る。C型
で
は， リソ ソ ー ム 内 の コ レ ス テ ロ ー ル エ ス テ ラ ー ゼ に 異
候 群 と よ ばれ る疾 患 は ペ ル オ キ シ ソ ー ム を 先 天 的 に 欠
常 が な く，LDLな
損 す る が ， この 患 者 由 来 の 繊 維 芽 細 胞 や ペ ル オ キ シ ソ
ー ル を リソソー ム内 で遊 離 型 に分解 す る ところ まで は
ー ム 形 成 に変 異 の あ るCHOの
細 胞 が 単 離 され てい る73）
。
正 常 に 進 行 す る。 し か し， リ ソ ソ ー ム か ら ほか の 小 器
こ れ ら の細 胞 を 用 い てSCP2の
生 合 成 を み る と， 成 熟
官 へ の コ レス テ ロ ー ル の輸 送 経 路 に 異 常 を き た して い
の変 換 が 行 な わ れ ず ， 細 胞 質 で 生 成 し
る た め に， リ ソ ソ ー ム 内 に遊 離 型 コ レ ス テ ロー ル が 蓄
前 駆 体 は速 や か に 分 解 さ れ て し ま う74）
。 し
積 す る79,80）
。 ま た ， エ ン ドサ イ トー シ ス さ れ た コ レ ス テ
型 で あ る13Kへ
た14．4Kの
ど を 介 し て取 り込 まれ た コ レ ス テ ロ
た が っ て， ペ ル オ キ シ ソ ー ム の な い 細 胞 に はSCP2は
ロ ー ル に よ る ダ ウ ン レ ギ ュ レー シ ョ ンも起 こ らな い81,82）
。
存 在 しな い73）
。 こ の，
よ うな細 胞 を 用 い て細 胞 内 の コレ ス
以 上 の よ うな 観 察 か ら， ニ ー マ ン-ピ ッ ク病C型
テ ロ ー ル 輸 送 を 調 べ た と こ ろ ， リ ソ ソ ー ム か ら小 胞 体
レス テ ロー ル の リ ソ ソ ー ム か ら の 輸 送 経 路 に 欠 損 の あ
へ の 輸 送 とそ れ にひ き続 くACAT反
応 ， お よび生 合 成
る遺 伝 性 疾 患 で あ る こ と が 明 ら か に され た。 前 に 述 べ
さ れ た コ レ ス テ ロ ー ル の形 質 膜 へ の輸 送 経 路 に は ま っ
た よ う に ， コ レ ス テ ロ ー ル の リ ソ ソ ー ム か らの 輸 送 は
た く異 常 が な い こ とが 明 ら か に な っ た9）
。 す な わ ち， こ
プ レ グ ネ ノ ロ ン な ど の ス テ ロ イ ドで 特 異 的 に 阻 害 され
れ ら の経 路 にSCP2は
るが ， ニ ー マ ン-ピ ッ ク病C型
方 ，Zellweger症
関 与 し て い な い こ と に な る。 一
候 群 の 患 者 で は， 胆 汁 酸 の 合 成 障 害 ，
は， コ
の細 胞 は， 阻 害 剤 で処 理
し た細 胞 と 同 様 の コ レ ス テ ロ ー ル 蓄 積 状 態 を呈 す る83）
。
副 腎 皮 質 の 機 能 障 害 な どが み られ る の で ， こ れ ら の機
した が って ， ス テ ロ イ ド系 輸 送 阻 害 剤 の標 的 分 子 と， ニ
能 にSCP2が
ー マ ンーピ ッ ク病 の 原 因 遺 伝 子 産 物 は 同 一 の分 子 で あ る
関 与 して い る可 能 性 は十 分 考 え られ る。 実
際 ， 培 養 副 腎 細 胞 にSCP2遺
伝 子 を導 入 して 過 剰 発 現
か も しれ な い 。 あ るい は， ニ ー マ ンーピ ック病 細 胞 で は，
し て や る と， ス テ ロ イ ド ホ ル モ ン の 合 成 が 上 昇 した と
プ レ グ ネ ノ ロ ン の よ う な 阻 害 活 性 の あ る ス テ ロ イ ドが
い う報 告 もあ る75）
。 また，in vitroの 実 験 で もSCP2は
異 常 に 合 成 さ れ て い る可 能 性 もあ る 。 しか し， あ る 患
コ レス テ ロー ル の ミ トコ ン ドリアへ の移 行 を促 進 す る76）
。
者 に お い て そ の よ う な 脂 質 は見 い だ され な か っ た とい
コ レ ス テ ロ ー ル の ミ トコ ン ド リア へ の 輸 送 は い くつ か
う報 告 も あ る83）
。 い ず れ に して も， ニ ー マ ンーピ ック病
の点 で ほか の輸 送 経 路 と違 うが ， この経 路 に はSCP2が
細 胞 は ， コ レ ス テ ロ ー ル の 細 胞 内 輸 送 機 構 を解 明 す る
働 い て い る可 能 性 が 残 っ て い る 。
う え で 非 常 に重 要 な 細 胞 で あ る。 現 在 ま だ 原 因 遺 伝 子
SCP2の
抗 体 と交 差 す る分 子 量58Kの
さ れ て い る 。 最 近 ，cDNA解
1528
蛋 白質が同定
析 か ら この 蛋 白質 のC末
は 単 離 され て い な い が ， こ の 遺 伝 子 産 物 が コ レ ス テ ロ
ール 輸 送 に か か わ る 因 子 その もの で あ る可 能性 は高 い。
コレステ ロー ルの細胞内輸送機構
33
こ の 過 程 は， コ レ ス テ ロ ー ル
分 子 の な か で も と くに側 鎖 構
造 に 選 択 的 で あ る。 さ ら に，
ス テ ロ ー ル 骨 格 のC17位
い はC20位
ある
に オ キ ソ基 を も つ
ス テ ロ イ ド は こ の輸 送 過 程 を
特 異 的 に阻 害 す る。 リソ ソー
ム か ら 出 た コ レ ス テ ロー ル は
小胞 体 にお い てエ ステル化 さ
れ る一 方 ， 一 部 は そ の ま ま細
胞 外 に 放 出 さ れ る。 これ ら の
輸 送 過 程 に ミク ロ フ ィラ メ ン
Database Center for Life Science Online Service
図9
トや 微 小 管 は関 与 し な い 。 細
マ ク ロフ ァー ジに お け る外 来性 コ レ ステ ロー ルの 輸送 経 路
太 字 は阻 害 剤 。
胞 外 へ の放 出 の少 な く と も一
部 に は ゴ ル ジ体 が 関 与 す る ら
コ レス テ ロー ル の リ ソ ソ ー ム か ら の 輸 送 に 欠 損 を も
しい 。 筆 者 ら は， リ ソ ソ ー ム か ら の 放 出 過 程 を阻 害 す
つ細胞 を用い て， コ レステ ロー ル のほか の輸 送経 路 の
る ス テ ロ イ ド化 合 物 の 標 的 分 子 が コ レ ス テロ 一 ル輸 送
性 状 が 解 析 され て い る。 まず ， こ の細 胞 に お い て 生 合
に か か わ る 因 子 で あ る と考 え ， 阻 害 剤 の 光 ア フ ィ ニ テ
成 さ れ た コ レス テ ロ ー ル の 形 質 膜 へ の輸 送 経 路 は ま っ
ィ ー誘 導 体 を 利 用 して 結 合 分 子 を検 索 して い る。 最 近 ，
た く正 常 で あ る こ とが わ か り80）
， コ レ ス テ ロ ー ル の リソ
リ ソ ソ ー ム 膜 に こ れ と特 異 的 に 結 合 す る蛋 白 質 を 同 定
ソ ー ム か ら の輸 送 経 路 と小 胞 体 か ら形 質 膜 へ の 輸 送 は
し， これ が コ レス テ ロ ー ル 輸 送 に か か わ る 因 子 の 候 補
異 な る機 構 で あ る こ とが 示 さ れ た 。C型
の1つ
ニ ー マ ン-ピ ッ
と考 え， 構 造 決 定 中 で あ る 。
ク病 細 胞 で は， リ ソ ソ ー ム 内 だ け で な く ト ラ ン ス ゴ ル
細 胞 内 の コ レ ス テ ロ ー ル 輸 送 経 路 は， 大 き く， 細 胞
ジ体 領 域 に もコ レス テ ロー ル の 蓄 積 が観 察 され る84）
。 ト
内 小 器 官 の膜 を通 過 す る 過 程 と， 小 器 官 の 間 の細 胞 質
ラ ンス ゴ ル ジ領 域 に お い て も， リ ソ ソ ー ム か らの コ レ
を通 過 す る 過 程 に 分 け る こ と が で き る。 リソ ソー ム 膜
ス テ ロ ー ル 輸 送 に か か わ る分 子 と同 一 の 分 子 が 働 い て
や ミ トコ ン ド リア膜 を通 過 す る 過 程 が 前 者 の例 で あ り，
い る 可 能 性 を示 唆 して い る。
これ を 見 る と コ レ ス テ ロ ー ル が 細 胞 膜 を通 過 す る 過 程
胞 に お い て， コ レ
に も特 別 な機 構 が 必 要 で あ る こ とが わ か る 。 一 方 ， コ
ステ ロール の リソソーム か らの輸 送 に欠損 を もつ変異
人 工 的 に変 異 を起 こ させ たCHO細
レ ス テ ロ ー ル は疎 水 性 の 高 い 物 質 な の で ， 何 ら か の 因
株 も得 られ て い る85,86）
。 最 近 ， ニ ー マ ンーピ ッ ク病C型
子 が な け れ ば細 胞 質 内 を移 行 で き な い は ず で あ る 。 可
の遺 伝 子 異 常 が第18染
能 性 と して は， 結 合 蛋 白 質 ， リ ボ 蛋 白 質 様 粒 子 ， 小 胞
色 体 に 存 在 す る こ とが報 告 され
た87）
。 今 後 ， これ らの細 胞 を 用 い て ， コ レス テ ロー ルの
な どが 考 え られ る。 以 前 よ り知 られ て い たSCP2は
，細
細 胞 内輸 送 に か か わ る 因 子 が 同 定 さ れ る こ と が 大 い に
胞 質 に お け る輸 送 に は あ ま り関 与 して い な い よ う で あ
期 待 さ れ る。
る。 しか し， 細 胞 質 内 に ほ か の コ レ ス テ ロ ー ル 結 合 蛋
白質 は見 い だ さ れ て い な い 。 肝 細 胞 な どで は細 胞 内 を
動 くコ レ ス テ ロ ー ル 量 は 非 常 に 多 く， これ を 結 合 蛋 白
ま とめ と展 望
エ ン ドサ イ トー シ ス さ れ た コ レ ス テ ロ
ール の細胞 内輸送 機構 につ いて
い て 明 ら か に し た 性 質 を 図9に
， マ ク ロ フ ァー ジ を用
質 の よ う な も の で す べ て 輸 送 す る の は不 可 能 に も思 え
る 。 小 胞 体 か ら形 質 膜 へ の 輸 送 に は小 胞 が 使 わ れ て い
ま と め た 。 エ ン ドサ イ
る よ う で あ るが ， 今 後 この よ う な コ レ ス テ ロ ー ル 輸 送
トー シ ス さ れ た コ レ ス テ ロ ー ル は ， リ ソ ソ ー ム か ら ほ
の た め の 構 造 体 を 同 定 ・単 離 し て い く必 要 が あ る。 ま
か の 小 器 官 へ輸 送 さ れ るが ， リ ソ ソー ム 膜 通 過 過 程 に
た ， リ ソ ソ ー ム か ら小 胞 体 へ の 輸 送 に は 中 間 系 フ ィ ラ
は リ ソ ソー ム 内 の 高 プ ロ ト ン濃 度 を必 要 とす る。 ま た
メ ン トで あ る ビ メ ン チ ン， ミ ト コ ン ド リア へ の輸 送 に
1529
34
蛋白質
核酸
酵素
Vol．39No．9（1994）
16599-16606(1991)
は ミ ク ロ フ ィ ラ メ ン ト と微 小 管 が 関 与 す る とい う報 告
が あ るの で ， 輸 送 体 と細 胞 内骨 格 系 と の 相 互 作 用 も考
25)Aikawa,K.,Furuchi,T.,Fujimoto,Y.,Arai,H.,
Inoue,K．
慮 し な けれ ば な らな い だ ろ う。
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