アスパラギニルエンドペプチダーゼ欠損マウスでは、カテプシンとリソソーム分解の生合成処理が廃止されます

動物のアスパラギン特異的システインプロテイナーゼであるアスパラギニルエンドペプチダーゼ（AEP）/マメージは、植物液胞加工酵素（VPE）のオーソログであり、さまざまな液胞タンパク質の露出したアスパラギン残基を処理します。哺乳類における生理学的役割を探して、ここではAEP欠損マウスを生成し、特徴付けました。体重は大幅に減少しましたが、通常は生まれて肥沃でした。AEPの発現がさまざまな臓器の間で非常に高い野生型腎臓では、AEPの局在は主に近位尿細管細胞の頂端領域のLAMP-2陽性後期エンドソームで見られました。AEP欠損マウスのこれらの細胞では、LAMP-2陽性膜構造が大幅に拡大されていることがわかりました。これらの異常なリソソームは、後期エンドソームと融合し、蓄積された電子濃度および膜材料を蓄積しました。さらに、リソソームプロテアーゼであるカテプシンB、H、およびLのプロセッシングは、単一鎖型から2鎖型への形へのプロセシングが、不十分なマウスで完全に障害されました。したがって、AEP欠乏はリソソームに高分子の蓄積を引き起こし、エンドソーム/リソソーム分解システムにおけるAEPの極めて重要な役割を強調しました。

Asparaginyl endopeptidase (AEP)/legumain, an asparagine-specific cysteine proteinase in animals, is an ortholog of plant vacuolar processing enzyme (VPE), which processes the exposed asparagine residues of various vacuolar proteins. In search for its physiological role in mammals, here we generated and characterized AEP-deficient mice. Although their body weights were significantly reduced, they were normally born and fertile. In the wild-type kidney where the expression of AEP was exceedingly high among various organs, the localization of AEP was mainly found in the lamp-2-positive late endosomes in the apical region of the proximal tubule cells. In these cells of AEP-deficient mice, the lamp-2-positive membrane structures were found to be greatly enlarged. These aberrant lysosomes, merged with the late endosomes, accumulated electron-dense and membranous materials. Furthermore, the processing of the lysosomal proteases, cathepsins B, H, and L, from the single-chain forms into the two-chain forms was completely defected in the deficient mice. Thus, the AEP deficiency caused the accumulation of macromolecules in the lysosomes, highlighting a pivotal role of AEP in the endosomal/lysosomal degradation system.