CPA6

CPAH

カルボキシペプチダーゼは、食物の消化から神経内分泌ペプチドの選択的生合成に至るまで、非常に多岐にわたる機能を果たします。これらの酵素は、タンパク質やペプチドのカルボキシ末端からアミノ酸を除去することで作用します。CPA6などのカルボキシペプチダーゼA/Bサブファミリーのメンバーは特に注目されています。これらは、活性カルボキシペプチダーゼドメインの正しいフォールディングを支援するために、約90アミノ酸から成るプロ領域を持っています。このプロ領域が酵素から切断されると、酵素は活性化され、その触媒機能を発揮します。

このプロセスは、カルボキシペプチダーゼが生体内で機能を開始するための重要なステップです。プロ領域の存在は、酵素が不適切な時期に活性化することを防ぎ、また、酵素がその成熟した、活性形態に適切にフォールディングされることを保証します。このように、カルボキシペプチダーゼはその精密な調節メカニズムを通じて、生物学的プロセスの正確な制御に寄与しています。

Epilepsy, familial temporal lobe, 5 　家族性側頭葉てんかん5　614417 AD　, AR　 3

Febrile seizures, familial, 11 家族性熱性けいれん11　　614418 AR　3　

CPA1（114850）およびCPB1（114852）に類似した配列をデータベースから検索した結果、Weiら（2002年）によってCPA6が同定されました。推定される437アミノ酸からなるこのタンパク質は、N末端のシグナルペプチド、プロドメイン、そしてカルボキシペプチダーゼ触媒ドメインを含んでおり、後者は亜鉛の配位と基質の触媒に関与する残基を含んでいます。RT-PCR分析を通じて、ヒト胎児の臍帯血およびマウスの脳でCPA6の発現が検出されました。

また、Pizzutiら（2002年）は8番染色体上のDuane retraction syndrome-1（デュアン眼球後退症候群1　DURS1; 126800）の臨界領域内の遺伝子を検索し、CPA6を同定し、これをCPAHと命名しました。彼らは網膜cDNAライブラリーからCPAHのcDNAを得ました。CPAHの転写産物は8つのエキソンを含み、193アミノ酸からなるタンパク質は、成熟したカルボキシペプチダーゼとして合成されることが示唆される、N末端のプレプロ領域を欠きます。PCR解析により、脳におけるCPAHの発現が検出されました。さらに、ESTデータベース解析により、交互にスプライスされた転写産物の存在が示されました。

Salzmannら（2012年）による研究では、ヒトの海馬、海馬核、大脳皮質におけるCPA6遺伝子の発現が示されました。これらの研究により、CPA6（CPAH）が神経系において重要な役割を果たしている可能性が示唆され、この遺伝子の機能に関するさらなる研究の道が開かれました。

Weiら（2002年）の研究では、CPA6遺伝子の構造について重要な発見をしました。彼らは、CPA6遺伝子が11のエクソンを含み、その長さが約315キロベース（kb）に及ぶことを明らかにしました。エクソンとは、遺伝子のコーディング領域を指し、タンパク質の合成に直接関与する部分です。この発見は、CPA6遺伝子の具体的な構造を理解し、その機能や関連する疾患に対する洞察を深める上で重要です。

遺伝子のエクソン数や長さは、その遺伝子がコードするタンパク質の複雑さや多様性に影響を及ぼす可能性があります。また、遺伝子の長さが315kbに及ぶということは、CPA6遺伝子が比較的大きな遺伝子であり、その制御領域や調節機構も複雑であることを示唆しています。このような情報は、CPA6遺伝子の変異がどのように機能障害や疾患を引き起こす可能性があるかを理解するための基盤を提供します。

CPA6遺伝子の詳細な解析は、この遺伝子が関与する生物学的プロセスや疾患のメカニズムを明らかにするだけでなく、将来的な治療標的の同定にもつながる可能性があります。遺伝子構造の知識は、特定の遺伝子変異を特定し、それが患者の症状や疾患の進行にどのように影響するかを理解する上で不可欠です。

Pizzutiら（2002年）の研究により、CPA6遺伝子はゲノム配列解析を通じて染色体8q13にマッピングされました。これは、遺伝子の正確な位置を特定し、遺伝的疾患や特性の研究において重要な一歩です。遺伝子マッピングは、特定の遺伝子がどの染色体上にあり、その染色体のどの位置にあるかを明らかにするプロセスです。この情報は、遺伝子の機能や、特定の遺伝子変異がどのように健康や疾患に影響を与えるかを理解するのに役立ちます。

Pizzutiらによる2002年の研究では、デュアン眼球後退症候群の特徴を持つ31歳の男性患者において、de novo（新規に生じた）相互転座t(6;8)(q26;q13)がCPAH遺伝子を中断していることが発見されました。これは、この遺伝子がDuane後退症候群の発症に何らかの形で関与している可能性を示唆しています。一方で、散発性Duane後退症候群を持つ他の18人の患者では、CPAH遺伝子に多型バリアントは見られましたが、病気の原因となるような異常は確認されませんでした。これは、Duane後退症候群の発症には複数の因子が関与しているか、または異なる遺伝的背景が影響していることを示唆しています。

Salzmannら（2012年）の研究では、モロッコの血族であるFEB11（614418）に属する4人の兄弟がてんかん発作を起こしており、ホモ接合体マッピングと候補遺伝子解析を通じてCPA6遺伝子のホモ接合体変異（A270V; 609562.0001）を特定しました。また、部分てんかんの患者195人とてんかん発作患者145人のCPA6遺伝子全エクソンのスクリーニングから、側頭葉てんかん（ETL5; 614417）の無関係な患者3人にヘテロ接合性のCPA6遺伝子変異（G267R; 609562.0002）が見つかりました。これらの変異タンパク質は、細胞外マトリックスへの分泌障害により野生型に比べて活性が低下していることが示されました。

Sapioら（2012年）は、G267R変異を持つ患者（ET158）でCPA6遺伝子に2番目のヘテロ接合性ミスセンス変異（Q207E; 609562.0003）を特定しました。この変異タンパク質は、野生型に比べて酵素活性が11％しか残存せず、細胞外マトリックスには検出されませんでした。さらに、ETL5の無関係な患者で別のヘテロ接合性ミスセンス変異（H196R; 609562.0004）が見つかり、この変異タンパク質は酵素活性を持たず、非常に低いレベルでしか細胞外マトリックスで発現していませんでした。

Sapioら（2015年）は、若年性ミオクロニーてんかんと全般性強直間代発作を持つ2人の女性でCPA6遺伝子のヘテロ接合性ミスセンス変異を特定しました。これらのバリアントは、酵素活性が低下しているか、全く検出されないことが明らかにされました。

Belhediら（2014年）は、焦点性てんかん患者、てんかん発作患者、対照群、および抗てんかん薬治療を受けた非てんかん性精神科患者のCPA6遺伝子のプロモーターのDNAメチル化状態を調査しました。てんかん患者ではメチル化が有意に増加しており、これはてんかんの罹患率に影響を及ぼす可能性が示唆されました。

これらの研究は、CPA6遺伝子の変異がまれなてんかんの形態と関連しており、それらがてんかんの感受性を高める可能性があることを示しています。DNAメチル化の変化もてんかんの発症に関与している可能性があり、これらの発見はてんかんの分子遺伝学的な理解を深めるものです。

Lopesら（2016）による研究では、ゼブラフィッシュの胚においてcpa6遺伝子のモルフォリノによるノックダウンが行われ、この遺伝子の欠損が他の運動異常を引き起こすことなくてんかん発作誘発剤に対する行動反応の低下につながることが発見されました。具体的には、この行動反応の低下は、いくつかの神経ペプチドの前駆体のmRNAレベルの減少と関連していました。これにより、cpa6の欠損が神経ペプチド受容体を介したペプチドシグナル伝達の二次的変化を引き起こし、これが神経細胞の興奮性に影響を及ぼす可能性が示唆されました。

この研究は、cpa6遺伝子が神経系の正常な機能維持において重要な役割を果たしていることを示しており、特にてんかん発作の誘発や予防に関わる可能性があることを示唆しています。さらに、神経ペプチドのシグナル伝達経路の理解を深めることで、てんかんなどの神経系疾患の新たな治療法の開発に貢献する可能性があります。

アレリックバリアント（4例）：Clinvarはこちら

.0001 家族性てんかん発作, 11
CPA6, ALA270VAL
Salzmannら(2012)は、血縁関係にあるモロッコ人の両親から生まれた熱性てんかん発作-11(FEB11; 614418)を有する4人の兄弟姉妹において、CPA6遺伝子のエクソン8におけるホモ接合性の809C-T転移を同定し、その結果、2つの重要な活性部位残基を結合するループ内の高度に保存された残基にala270-to-val(A270V)置換が生じた。この変異は247人の白人対照者には認められなかったが、86人のモロッコ人対照者のうち1人にヘテロ接合状態で認められた。また、部分てんかんの白人患者195人およびてんかん発作患者145人にも変異は認められなかった。HEK293T細胞を用いたin vitroの機能発現研究では、A270V変異蛋白の活性は野生型酵素の約40％であったが、これは細胞外マトリックスへの分泌が乏しいためであった。これらの研究から、変異はタンパク質のフォールディングまたは安定性を変化させたことが示唆された。表現型は非常に多様であった。30歳の兄姉は3歳の時に1回だけてんかん発作を起こしたが、再発はなく、精神運動発達も正常であった。26歳の兄姉は、生後9ヵ月から10ヵ月の間に2回の単純部分発作と1回の複雑部分発作を起こした。17歳の時、脳波で右側頭部のスパイクを伴う複雑部分発作を再発し、脳画像で右海馬の萎縮がみられた；これは側頭葉てんかんと一致した。精神運動発達は正常であり、26歳時には寛解していたという。3番目のきょうだいは17歳の少女で、3歳の時に1回の複雑型熱性発作と2回の単純型熱性発作を起こしたが、治療は成功し、再発はなかった。4人目の兄弟は9歳の男児で、新生児期に脳内出血を伴うけいれんを起こした。その後、乳児期に単純および複雑なてんかん発作を起こし、治療を中止した7歳時に再発した。軽度の精神遅滞があった。

.0002 てんかん、家族性側頭葉、5
CPA6, Gly267ARG
Salzmannら(2012)は、側頭葉てんかん-5(ETL5; 614417)を有する195人の血縁関係のない白人患者のうち3人において、CPA6遺伝子のヘテロ接合性の799G-A転移を同定し、その結果、2つの重要な活性部位残基を結合するループ内の高度に保存された残基に、gly267からarg(G267R)への置換が生じた。この変異は247人の白人対照群では認められなかった。HEK293T細胞を用いたin vitroの機能発現研究により、G267R変異タンパク質は酵素活性を欠くことが示された。さらに、この変異タンパク質は細胞外マトリックスに分泌されなかった。これらの所見は、変異がタンパク質のフォールディングまたは安定性を変化させていることを示唆した。いずれの患者にもてんかん発作の既往はなかったが、1例は父方の祖父がてんかん発作を起こしたと報告されている。

父方の祖父がてんかん発作を起こしたと報告されている患者（ET158）は、後にSapioら（2012）によって、G267RとCPA6遺伝子のもう一つのミスセンス変異（エクソン6のc.875C-G転位、gln207からgluへの置換（Q207E; 609562.0003）を有する複合ヘテロ接合体であることが判明した。このバリアントは242人の白人対照では認められなかったが、ExACデータベースの121,064アレル中179アレルで認められた（2017年3月）。親のDNAは分離解析に利用できなかった。Q207E変異をHEK293細胞で発現させたところ、変異タンパク質は野生型と比較して11％しか酵素活性が残存しなかった。変異蛋白質は細胞外マトリックスには検出されなかった。患者は5歳でてんかん発作を発症し、海綿状奇形であることが判明した。

.0003 てんかん, 家族性側頭葉, 5
CPA6、GLN207GLU (rs35993949)
Sapioら(2012)による家族性側頭葉てんかん-5(ETL5; 614417)患者において複合ヘテロ接合状態で認められたCPA6遺伝子のgln207からgluへの置換(Q207E)については、609562.0002を参照。

.0004 てんかん、家族性側頭葉、5
CPA6, HIS196ARG
側頭葉てんかん-5（ETL5; 614417）の20歳男性（ET174）において、Sapioら（2012）は、CPA6遺伝子のヘテロ接合性c.843A-G転移を同定し、その結果、タンパク質の触媒領域における亜鉛イオンの配位に重要な保存残基において、his196からarg（H196R）への置換が生じた。この変異は242人の白人対照では認められなかったが、ExACデータベース（2017年3月）では121,130人のヨーロッパ人のうち6人に認められた。親のDNAは分離解析に利用できなかった。HEK293細胞でH196R変異を発現させたところ、変異タンパク質は酵素活性を示さなかったが、細胞外マトリックス中に非常に低レベルで検出された。野生型タンパク質と共発現させても、ドミナントネガティブ作用の証拠はなかった。患者は7歳でてんかん発作を発症し、海馬硬化症であることが判明した。

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