CLN5

ceroid-lipofuscinosis, neuronal 5
CLN5, intracellular trafficking protein
CLN5_HUMAN

CLN5遺伝子によってコードされるタンパク質の機能は、細胞のリソソーム機能と密接に関連しています。リソソームは細胞の「リサイクルセンター」とも呼ばれ、古いまたは不要なタンパク質、脂質、その他の分子を分解して再利用する役割を担っています。これらのプロセスは、細胞の健康と機能の維持に不可欠です。

CLN5タンパク質は、初めはプレタンパク質として産生され、この形態ではまだ活性を持っていません。このプレタンパク質は、余分なセグメントが除去され、さらに特定の方法で処理されることによって、活性形態に変換されます。活性化された後のCLN5タンパク質はリソソームに運ばれ、ここで細胞の代謝廃棄物の分解と再利用のプロセスに寄与します。

CLN5遺伝子の変異は、このタンパク質の正常な機能を妨げ、リソソームの機能障害を引き起こす可能性があります。リソソームが正しく機能しない場合、細胞内に廃棄物が蓄積し、これが細胞の損傷や死を引き起こし、結果的にCLN5疾患のような神経細胞セロイドリポフスチン症（NCL）の症状を引き起こす原因となります。

CLN5タンパク質がリソソームの機能にどのように具体的に関与しているかはまだ完全には理解されていませんが、研究はその役割を解明するために続けられています。この理解の進展は、将来的にはCLN5疾患や他のリソソーム関連疾患の治療法の開発に繋がる可能性があります。細胞内でのタンパク質の適切な処理と廃棄物のリサイクルは、神経細胞を含むすべての細胞タイプの健康と機能にとって重要であり、このプロセスの障害は多くの病態を引き起こすことが知られています。

Ceroid lipofuscinosis, neuronal, 5 神経セロイドリポフスチン症5　　256731 AR　3　

この記述は、CLN5遺伝子とその産物であるタンパク質の特性についての重要な研究成果を要約しています。ここでは、CLN5遺伝子のクローニング、発現パターン、およびタンパク質の特性に関する研究結果を詳しく見ていきましょう。

●クローニングと発現パターン
クローニング: Savukoskiらによる1998年の研究では、CLN5遺伝子がポジショナルクローニングにより同定されました。この研究は、CLN5が407アミノ酸を持つ膜貫通タンパク質をコードしていると推定しました。
発現パターン: ノーザンブロット解析を用いて、CLN5遺伝子はすべての検査されたヒト組織で発現していることが示されました。ただし、発現レベルには組織によって最大5倍の差があることも観察されました。特に、骨格筋では5.5kbのハイブリダイゼーションシグナルが確認されました。
●タンパク質の特性
リソソームへの標的化: Isosomppiらによる2002年の研究では、免疫蛍光顕微鏡を用いて、CLN5タンパク質が主にリソソームに標的化されていることが示されました。
グリコシル化と可溶性: 免疫沈降分析により、60kDのポリペプチドが識別され、このポリペプチドは脱グリコシル化により38-40kDに減少しました。これは、CLN5タンパク質がグリコシル化されていることを示しています。さらに、このグリコシル化されたポリペプチドは培地中にも観察されたため、CLN5が可溶性のリソソーム糖タンパク質である可能性が示唆されました。

これらの発見は、CLN5遺伝子とタンパク質の生物学的役割に関する我々の理解を深めるものです。特に、CLN5タンパク質のリソソームへの標的化とグリコシル化は、このタンパク質がリソソームの機能において重要な役割を果たしている可能性を示唆しています。これらの知見は、CLN5疾患の分子メカニズムの解明や治療法の開発に貢献する可能性があります。

このテキストは、CLN5というタンパク質の生化学的特徴に関する研究成果を要約したものです。CLN5は、神経変性疾患の一つであるニーマン・ピック病タイプC（NCL）に関連するタンパク質であり、その構造と機能についての理解は疾患の治療法開発に寄与する可能性があります。

要約すると、Larkinらによる2013年の研究では、CLN5タンパク質に関して以下の点が明らかにされました。

CLN5には、そのN末端とC末端付近に、膜貫通ドメインとして機能すると予測される2つの疎水性領域が存在します。
これらの疎水性領域のうち、N末端付近にあるものは膜貫通ドメインとして機能し、C末端付近にあるものは両親媒性のらせんを形成しており、膜貫通ドメインとしては機能しないことが分かりました。
CLN5はまた、推定されるN末端膜貫通ドメインに続くシグナルペプチド切断部位と、8つの推定N-グリコシル化部位を持ちます。
CLN5は急速にグリコシル化され、膜貫通ドメインの後にあるシグナル切断部位で切断されて成熟する過程で、その成熟した形態は細胞内コンパートメントの内腔に存在します。
成熟したCLN5タンパク質のC末端近傍の両親媒性らせんは、成熟糖鎖化タンパク質と細胞内膜との間の緊密な結合を媒介します。
この研究は、CLN5タンパク質の構造的特徴と細胞内での挙動に関する重要な洞察を提供しており、特にニーマン・ピック病タイプCの研究において重要な情報源となります。

Schmiedtらによる2010年の研究は、CLN5タンパク質の機能とその細胞内での処理に関する重要な発見を示しています。この研究は、COS-1細胞とHeLa細胞を用いたin vitro（試験管内）研究を通じて行われました。主な発見は以下の通りです：

CLN5タンパク質の切断: 研究により、CLN5タンパク質が小胞体内でプロテアーゼ（タンパク質を分解する酵素）によって切断されることが明らかになりました。このプロセスは、タンパク質がその成熟形態に変換されるために重要です。

リソソームへの輸送: 成熟したCLN5タンパク質は、マンノース-6-リン酸（M6P）機構とは独立した方法でリソソームに輸送されます。M6Pは、多くのリソソーム酵素がリソソームに輸送される際に利用する一般的なシグナルですが、CLN5タンパク質は異なる輸送経路を利用することが示されました。これは、リソソームタンパク質の輸送にはM6P非依存的な経路も存在することを示唆しています。

高度なグリコシル化: この研究はまた、CLN5タンパク質が高度にグリコシル化されていることを明らかにしました。グリコシル化はタンパク質に糖鎖が結合する生化学的過程で、タンパク質の安定性、局在、機能などに影響を与える重要な修飾です。

この研究は、CLN5タンパク質の生物学的役割と、特にそのリソソームへの輸送メカニズムに関する理解を深めるものです。リソソームは細胞の「リサイクルセンター」として機能し、不要または損傷した細胞成分の分解とリサイクルを担います。したがって、CLN5のようなタンパク質の正確な輸送と処理は、細胞の健康と機能の維持に不可欠です。この研究は、遺伝性疾患の理解や新たな治療法の開発に向けた基礎を提供することが期待されます。

Savukoskiらによる1998年の研究で明らかにされたCLN5遺伝子の構造は、この遺伝子が4つのエクソンを持っているという重要な情報を提供します。エクソンは、遺伝子のコーディング領域であり、タンパク質の合成に直接関与する遺伝情報を含んでいます。この構造的特徴は、CLN5遺伝子の機能や、それがコードするタンパク質の生物学的役割を理解する上で重要です。

遺伝子にエクソンが複数存在することは、スプライシングという過程を通じて、同じ遺伝子から異なるタンパク質バリアントが生成される可能性があることを示唆しています。スプライシングは、前駆体mRNA（pre-mRNA）から不要な領域（イントロン）を除去し、エクソンを結合させることで成熟mRNAを生成する過程です。これにより、タンパク質の多様性が生じ、細胞の機能的な複雑さが増します。

CLN5遺伝子の4つのエクソンに関するこの情報は、遺伝子の発現調節、タンパク質の構造と機能、さらにはCLN5関連疾患の分子メカニズムを解明するための基盤を提供します。また、遺伝子治療やターゲットとなる治療法の開発において、特定のエクソンがターゲットや調整点として機能する可能性があります。このような遺伝子の構造的特徴を理解することは、疾患の診断や治療に向けた研究において極めて重要です。

Grossによる2014年の研究では、CLN5遺伝子の位置決め（マッピング）に重要な貢献がなされました。この研究では、CLN5のcDNA配列（GenBankに登録されているBC146274として識別）とヒトゲノム配列（GRCh37、ヒトゲノムの一つのリファレンスアセンブリ）との間でアラインメント（配列の整列）を行い、その結果に基づいてCLN5遺伝子を染色体13のq22.3領域にマッピングしました。

このマッピング作業は、遺伝子の正確な位置を決定することにより、遺伝学的研究や遺伝性疾患の研究において非常に重要です。染色体上の特定の位置（この場合は13q22.3）を特定することで、研究者はその遺伝子の変異やその遺伝子に関連する疾患の研究をより詳細に行うことができます。

染色体マッピングは、遺伝子の機能解析、遺伝子治療、遺伝子診断などの分野での応用に直接つながります。特に、遺伝性疾患に関連する遺伝子を正確に特定することは、疾患の原因を理解し、新たな治療法や診断法を開発するための第一歩となります。

Grossの研究は、CLN5遺伝子に関する基礎的な情報を提供し、この遺伝子が関与する可能性のある疾患（特に神経変性疾患など）の理解を深めるための土台を築きました。また、GRCh37ヒトゲノムアセンブリとの比較を通じて、遺伝子の位置を特定することの重要性を示しています。このようなマッピング作業は、遺伝学的研究の進展に不可欠であり、将来の研究の方向性を指し示すものです。

神経細胞性セロイドリポフスチン症（NCL）のタイプ5（CLN5型）に関するこれらの研究は、この遺伝性疾患の分子遺伝学的基盤を深く理解するための重要なステップです。CLN5遺伝子の変異は、神経細胞の機能不全と死につながる複雑な経路を示しています。ここで述べられている主な発見は以下の通りです：

Savukoski et al. (1998): CLN5遺伝子に3つの異なる変異を同定し、これらの変異が神経細胞性セロイドリポフスチン症-5の発症に関連していることを明らかにしました。

Isosomppi et al. (2002): フィンランドの患者における最も一般的なCLN5の変異は2bpの欠失であり、これによりタンパク質が切断され、リソソームへのターゲティングに欠陥が生じることを発見しました。

Schmiedt et al. (2010): 疾患関連のCLN5変異がリソソームへの細胞内輸送を阻害することを、in vitro研究を通じて示しました。

Xin et al. (2010): フィンランド人以外の患者にもCLN5遺伝子の変異が一般的であること、およびこれらの変異がタンパク質の早期終止を引き起こすことを発見しました。

Larkin et al. (2013): CLN5タンパク質のC末端に位置する両親媒性らせんの欠損が膜結合の欠如と分解を引き起こし、さらに小胞体への再局在化を誘導する変異を同定しました。

El Haddad et al. (2012): CLN5遺伝子のホモ接合体切断変異を同定し、この変異がセラミド合成酵素の活性の変化と関連していることを示しました。この研究はまた、CLN5-null細胞が増殖率の上昇とアポトーシスの増加を示すことを明らかにしました。

これらの研究は、CLN5遺伝子の変異がどのようにしてリソソーム機能の障害、細胞死、および神経細胞性セロイドリポフスチン症-5の発症につながるかを理解するための貴重な洞察を提供します。これらの発見は、NCLの治療戦略の開発に向けた重要な情報を提供し、疾患の分子メカニズムのさらなる研究の基盤を築きます。

Kopraらによる2004年の研究は、神経細胞性セロイドリポフスチン症-5（NCL-5）のモデルとして機能するマウスモデルの開発に関するものです。この研究では、マウスのCln5遺伝子のエクソン3を標的とした欠失を介して、NCL-5の動物モデルが作成されました。このCln5 -/- マウスモデルは、NCL-5のいくつかの典型的な症状を示しましたが、特に以下の点で注目されます：

視力の低下：Cln5 -/- マウスは、視覚障害を示し、これはNCL-5の患者においても観察される症状です。
自家蛍光蓄積物質の蓄積：中枢神経系および末梢組織において、自家蛍光を持つ蓄積物質が確認されました。これらの物質は、電子顕微鏡下でフィンガープリント・プロファイル、曲線体、直線体などのラメラ・プロファイルを示すことから、NCLの特徴的な細胞内蓄積物質と一致しています。
GABA作動性介在ニューロンの消失：いくつかの脳領域において、GABA作動性介在ニューロンのサブセットが顕著に消失していました。これは、神経回路の機能不全や神経変性の進行に寄与している可能性があります。
遺伝子発現の変化：脳内の遺伝子発現プロファイルに変化が見られ、特に神経変性や防御・免疫反応に関連する遺伝子の発現が変化していました。これは、NCL-5の進行における分子レベルでの変化を反映しています。
ミエリンの構造成分の発現低下：ミエリンの構造成分に関連する遺伝子の発現低下が検出され、これはヒトのCLN5患者において観察されるミエリン形成不全と一致しています。
これらの結果は、Cln5 -/- マウスがNCL-5の病態生理を理解し、将来的な治療法の開発に向けた研究において有用なモデルであることを示しています。特に、このモデルは顕著な脳の萎縮を示さないため、老化に関連する分子プロセスを研究するためのツールとしても役立つ可能性があります。

アレリックバリアント（10例）：ClinVar はこちら

.0001 セロイドリポフスチン症、神経細胞、5
cln5, 2-bp 欠失, 2467at
Savukoskiら(1998)はCLN5遺伝子のエクソン4に2-bpの欠失があり、tyr392からterへの置換(Y392X)が生じていることをフィンランド型の後期小児神経性セロイドリポフスチン症(CLN5; 256731)の17家族において同定した。予測された蛋白質は、コントロールで予測された407個のアミノ酸の代わりに391個のアミノ酸を有していた。この変異は36本の疾患染色体のうち34本で同定され、フィンランドで最も一般的なCLN5変異となった。フィンランド西海岸の高リスク地域では、1つのコミュニティで24人に1人の保因者頻度が認められ、その他の地域では約100人に1人であった。フィンランドの他の地域の100人の対照群では保因者は認められなかった。

.0002 セロイドリポフスチン症、神経細胞、5
CLN5, TRP75TER
Savukoskiら(1998)は、神経性セロイドリポフスチン症(CLN5; 256731)のフィンランド変種後期乳児型を持つフィンランド人1家族において、CLN5遺伝子のエクソン1における1517G-A転移のホモ接合性を見つけ、trp75-to-ter(W75X)のナンセンス変化を引き起こし、74アミノ酸しかないタンパク質が予測された。

.0003 セロイドリポフスチン症、神経細胞、5
cln5, asp279asn
フィンランド変種の神経性セロイドリポフスチン症5型（CLN5；256731）のオランダ人患者において、Savukoskiら（1998）はCLN5遺伝子にフィンランド人以外では唯一の変異を発見した：2127G-A転移のホモ接合体であり、asp279からasn（D279N）へのアミノ酸置換を引き起こしている。

.0004 セロイドリポフスチン症、神経細胞、5
cln5, arg112his
Pineda-Trujilloら（2005）は、若年発症の神経性セロイドリポフスチン症-5（CLN5；256731）を持つコロンビアの大家族の罹患者において、CLN5遺伝子のホモ接合性の1627G-A転移を同定し、arg112-to-his（R112H）置換をもたらした。この変異はげっ歯類、両生類、鳥類の間で保存されている残基で起こり、58本の対照染色体では同定されなかった。発症は9歳で、若年発症と一致した。今回の所見から、この疾患は北ヨーロッパ以外でも発生していることが示された。

.0005 セロイドリポフスチン症、神経細胞、5
cln5, glu352ter
ニューファンドランドに住む神経性セロイドリポフスチン症-5（CLN5；256731）の家族の罹患者2人において、Mooreら（2008）はCLN5遺伝子のホモ接合性1054G-T転座を同定し、glu352からterへの置換（E352X）をもたらした。ー1054G-Tのーglu352-to-ter（ーE352X置換。

ー0006 セロイドリポフスチン症、ー神経細胞性ー5
ーcln5, cys126
非フィンランド系白人で遅発性の神経性セロイドリポフスチン症-5（CLN5；256731）の患者において、Xinら（2010）はCLN5遺伝子の2つのミスセンス変異の複合ヘテロ接合性を同定した：エクソン2の377G-A転移で、高度に保存された残基のcys126からtyrへの置換（C126Y）、およびY374C変異である（608102.0007）。患者は17歳の時に認知機能の退行と視覚障害を呈し、その後数年でてんかん発作と運動障害に進行した。

ー .0007 セロイドリポフスチン症, 神経細胞性, 5
ーcln5, tyr374cys
血縁関係のない非フィンランド系白人2人の遅発性神経性セロイドリポフスチン症-5（CLN5；256731）患者において、Xinら（2010）は、CLN5遺伝子のエクソン4における1121A-G転移を同定し、その結果、高度に保存された残基においてtyr374-to-cys（Y374C）置換が生じた。患者の1人はY374CとC126Yの複合ヘテロ接合体（608102.0006）であり、もう1人はY374C変異と、少なくともヌクレオチド907から1094に及ぶエクソン4の遺伝子内欠失（608102.0008）の複合ヘテロ接合体であった。両症例とも17歳で発症し、究極的な視力低下、運動障害、てんかん発作、認知機能後退がみられた。Xinら(2010)は、Y374C変異タンパク質が何らかの残存機能を保持しており、それがこれらの患者の発症が遅いことの説明になっているのではないかと推測している。

ー .0008 セロイドリポフスチン症, 神経細胞性, 5
CLN5, EX4DEL
Xinら（2010）による遅発性神経性セロイドリポフスチン症-5（CLN5；256731）の患者において複合ヘテロ接合状態で見つかった、CLN5遺伝子の少なくともヌクレオチド907～1094を包含するエクソン4欠失については、608102.0007を参照のこと。

セロイド・リポフスチン症, 神経性, 5
ーCLN5, SER312ASN
Manciniら(2015)は、50代半ばに神経性セロイドリポフスチン症-5(CLN5; 256731)を発症した、イタリア人の血縁関係にある両親から生まれた2人の兄弟姉妹において、CLN5遺伝子におけるホモ接合性のc.935G-A転移を同定し、その結果、高度に保存された残基においてser312からasn(S312N)への置換が生じた。この変異は全ゲノム配列決定により発見され、サンガー配列決定により確認された；罹患していない兄弟はこの変異体に対してヘテロ接合体であった。HEK293細胞を用いたin vitroでの機能発現研究により、変異タンパク質は小胞体に異常に保持され、リソソームには到達しないことが示された。ー変異型タンパク質はー野生型にー 患者は症状の発現が異常に遅く、小脳失調と進行性の認知機能低下を呈した。Manciniら（2015）は、S312N変異体が低型対立遺伝子であると仮定した。

年 セロイドリポフスチン症神経細胞性5型
cln5, gln232ter
神経性セロイドリポフスチン症-5（CLN5；256731）を有する2人のきょうだいにおいて、El Haddadら（2012）は、CLN5遺伝子におけるホモ接合性のc.694C-T転移を同定し、gln232からter（Q232X）への置換をもたらした。この変異は、ホモ接合性のマッピングと候補遺伝子の塩基配列決定によって見いだされ、家族内で本疾患と分離した。患者の線維芽細胞を用いたウェスタンブロット解析により、切断されたCLN5タンパク質の存在が確認された。この患者は以前、Schulzら（2004）によって神経細胞性セロイドリポフスチン症-9（CLN9；609055）に罹患していると報告されていた。

www.omim.org/entry/608102