Direct evidence of generation and accumulation of -sheet-rich prion protein in scrapie-infected neuroblastoma cells with human IgG1 antibody specific for -form prion protein

型プリオンタンパク質特異的ヒトIgG1抗体存在下におけるスクレイピー感染神経芽腫中のシートリッチプリオンタンパク質の生成と凝集に関する直接的証拠

久保田 俊也*; 濱添 勇太*; 橋口 周平*; 石橋 大輔*; 赤坂 一之*; 西田 教行*; 片峰 茂*; 坂口 末廣*; 黒木 良太; 中島 敏博*; 杉村 和久*

Kubota, Toshiya*; Hamazoe, Yuta*; Hashiguchi, Shuhei*; Ishibashi, Daisuke*; Akasaka, Kazuyuki*; Nishida, Noriyuki*; Katamine, Shigeru*; Sakaguchi, Suehiro*; Kuroki, Ryota; Nakashima, Toshihiro*; Sugimura, Kazuhisa*

遺伝子組み換え型の -sheet-rich recombinant full-length prion protein (-form PrP)を準備し、この-form PrPとヒト一本鎖抗体を提示したファージライブラリを用いて、-formではなく-form PrPに特異的なヒトIgG1抗体(PRB7 IgG)を確立した。プリオンに感染したScN2a細胞をPRB7 IgGと共培養させると、細胞質中でPRB7結合粒子が生成蓄積され、その結果、非常に大きなPRB7結合凝集体を生成するアポトーシスを起こした細胞となる。全長PrPのN末端のオクタリピート領域を認識するSAF32抗体は、共焦点顕微鏡法で決定されるようにこれらの細胞内の明瞭な粒子を染色した。PRB7 IgG又はSAF32の存在下で培養されたプリオン感染ScN2a細胞内でPK抵抗性PrPの蓄積を観察すると、SAF32によって強く阻害されたが、PRB7 IgGによっては全く阻害されなかった。このようにして、ScN2a細胞内の-sheet-rich PrPの産生・蓄積の直接的証拠を新たに掴んだ。これらの結果は、(1)PRB7結合PrPが、-form PrP凝集体の蓄積に寄与していず、むしろ結果としてアポトーシス細胞死を引き起こす最終産物である、(2)PRB7が認識する -formが欠乏したSAF32結合PrPは伝播性を伴ういわゆるPrPかもしれない、ということを示唆している。PRB7は、-form PrPに特異的な最初のヒト抗体であり、生化学的,病理学的なプリオンを特徴付けるための強力なツールになると考えられる。

We prepared -sheet-rich recombinant full-length prion protein (-form PrP) (Jackson, G. S., Hosszu, L. L., Power, A., Hill, A. F., Kenney, J., Saibil, H., Craven, C. J., Waltho, J. P., Clarke, A. R., and Collinge, J. (1999) Science 283, 1935-1937). Using this -form PrP and a human single chain Fv-displaying phage library, we have established a human IgG1 antibody specific to -form but not -form PrP, PRB7 IgG. When prion-infected ScN2a cells were cultured with PRB7 IgG, they generated and accumulated PRB7-binding granules in the cytoplasm with time, consequently becoming apoptotic cells bearing very large PRB7-bound aggregates. The SAF32 antibody recognizing the N-terminal octarepeat region of full-length PrP stained distinct granules in these cells as determined by confocal laser microscopy observation. When the accumulation of proteinase K-resistant PrP was examined in prion-infected ScN2a cells cultured in the presence of PRB7 IgG or SAF32, it was strongly inhibited by SAF32 but not at all by PRB7 IgG. Thus, we demonstrated direct evidence of the generation and accumulation of -sheet-rich PrP in ScN2a cells de novo. These results suggest first that PRB7-bound PrP is not responsible for the accumulation of -form PrP aggregates, which are rather an end product resulting in the triggering of apoptotic cell death, and second that SAF32-bound PrP lacking the PRB7-recognizing -form may represent so-called PrPSc with prion propagation activity. PRB7 is the first human antibody specific to -form PrP and has become a powerful tool for the characterization of the biochemical nature of prion and its pathology.