ミトコンドリアにはアミロイドβタンパク質（Aβ）産生セクターゼが含まれていません：アミロイド前駆体タンパク質からのAβ生成のミトコンドリア内での発生の可能性が低いことの証拠

ミトコンドリア機能障害は、アルツハイマー病（AD）の病理学的メカニズムに関係しています。AD病因において中心的な役割を果たすアミロイドβタンパク質（Aβ）は、ミトコンドリア内に蓄積すると報告されています。しかし、ミトコンドリア内のアミロイド前駆体タンパク質（APP）からAβが局所的に生成されるかどうかについて疑問が残っています。この問題を調査し、ヒト神経芽細胞腫SH-SY5Y細胞とスウェーデンの変異体APPを発現するものから分離されたミトコンドリアのAPP、APP処理セクレタゼ、およびAPP代謝産物の発現パターンを分析しました。APP、BACE1、およびPEN-2タンパク質レベルは、ミクロソーム画分よりも粗ミトコンドリアで有意に低かったが、ADAM10および他のγ-セクレターゼ複合コンポーネント（プレセニリン1、ニカストリン、およびAPH-1）のレベルは画分間で同等でした。リソソームマーカーであるカテプシンDの実質的なレベルを含む粗ミトコンドリア画分は、ミトコンドリアおよびリソソーム濃縮画分を得るために、ヨディキサノール勾配遠心分離を介してさらに分離されました。成熟APP、BACE1、およびすべてのγ-セクレターゼ複合コンポーネント（特に、プレセニリン1およびPEN-2）は、リソソーム濃縮画分と比較して、ミトコンドリア濃縮画分にほとんど存在しませんでした。さらに、APPのβ-C末端フラグメント（β-CTF）の発現は、ミトコンドリア濃縮画分で著しく低かった。さらに、免疫細胞化学分析では、ミトコンドリアのマーカータンパク質であるプレセニリン1とTom20の間の共局在化はほとんどありませんでした。ミトコンドリアにおけるBACE1、γ-セクレターゼ複合体タンパク質、およびβ-CTFの特に低い発現レベルを考慮して、APPからのAβ生成がこのオルガネラ内で局所的に発生する可能性は低いと提案します。

Mitochondrial dysfunction is implicated in the pathological mechanism of Alzheimer's disease (AD). Amyloid β-protein (Aβ), which plays a central role in AD pathogenesis, is reported to accumulate within mitochondria. However, a question remains as to whether Aβ is generated locally from amyloid precursor protein (APP) within mitochondria. We investigated this issue by analyzing the expression patterns of APP, APP-processing secretases, and APP metabolites in mitochondria separated from human neuroblastoma SH-SY5Y cells and those expressing Swedish mutant APP. APP, BACE1, and PEN-2 protein levels were significantly lower in crude mitochondria than microsome fractions while those of ADAM10 and the other γ-secretase complex components (presenilin 1, nicastrin, and APH-1) were comparable between fractions. The crude mitochondrial fraction containing substantial levels of cathepsin D, a lysosomal marker, was further separated via iodixanol gradient centrifugation to obtain mitochondria- and lysosome-enriched fractions. Mature APP, BACE1, and all γ-secretase complex components (in particular, presenilin 1 and PEN-2) were scarcely present in the mitochondria-enriched fraction, compared to the lysosome-enriched fraction. Moreover, expression of the β-C-terminal fragment (β-CTF) of APP was markedly low in the mitochondria-enriched fraction. Additionally, immunocytochemical analysis showed very little co-localization between presenilin 1 and Tom20, a marker protein of mitochondria. In view of the particularly low expression levels of BACE1, γ-secretase complex proteins, and β-CTF in mitochondria, we propose that it is unlikely that Aβ generation from APP occurs locally within this organelle.