ＴＤＰ－４３プロテイノパチー発症機序の解明

• Project/Area Number: 14J06189
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Nerve anatomy/Neuropathology
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 松川 浩二 東京大学, 医学系研究科, 特別研究員(DC1)
• Project Period (FY): 2014-04-25 – 2017-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2016)
• Budget Amount: ¥3,200,000 (Direct Cost: ¥3,200,000); Fiscal Year 2016: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000); Fiscal Year 2015: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000); Fiscal Year 2014: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
• Keywords: TDP-43 / profilin 1 / Ulk1 / オートファジー / FUS / Atg1/Ulk1 / 細胞間伝播 / Atg1 / Profilin 1

Outline of Annual Research Achievements

筋萎縮性側索硬化症 (ALS) や前頭側頭葉変性症 (FTLD) 等の、TDP-43タンパク質の神経細胞内蓄積を伴う神経変性疾患の発症機序解明を目的とした検討を行い、以下の成果をあげた。

(1) 前年度までに、家族性ALS変異型profilin 1がTDP-43の細胞内局在を核から細胞質へ移行させることを示した。そこで、家族性ALS変異型profilin 1の発現がTDP-43の機能に与える影響を検討した。その結果、哺乳類培養細胞において、家族性ALS変異型profilin 1の発現により、TDP-43のRNAプロセシング機能の低下が導かれることを示した。
(2) マウス神経系培養細胞であるNeuro-2a細胞において、TDP-43の発現抑制によりUlk1タンパク質の発現低下がみられることを示していた。CRISPR/Cas9システムを用いたゲノム編集により、Ulk1 mRNAの非翻訳領域内に存在する、TDP-43の結合が予測される配列をゲノム上から欠損させた細胞株を樹立し、TDP-43とUlk1 mRNAの結合がUlk1タンパク質の発現制御に必要である可能性を示した。
(3) 前年度までに、アデノ随伴ウイルス9型 (AAV9) ベクターを用い、ヒト野生型TDP-43を神経細胞に過剰発現するマウスを作出し、運動機能障害がみられることを示した。TDP-43を過剰発現するマウス脊髄において、Ulk1タンパク質の発現が有意に低下していることが分かった。そこで、Ulk1の機能喪失の意義を検討するため、Ulk1ノックアウトマウスを用いた検討を行った。その結果、Ulk1の欠損は運動機能の障害を導かなかったが、TDP-43過剰発現による致死性や運動機能障害を増悪させることが分かった。このことから、TDP-43過剰発現による神経機能障害に対して、Ulk1は防御的な機能を持つことが示唆された。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Familial Amyotrophic Lateral Sclerosis-linked Mutations in Profilin 1 Exacerbate TDP-43-induced Degeneration in the Retina of Drosophila melanogaster through an Increase in the Cytoplasmic Localization of TDP-43. (2016)
  • Author(s): Matsukawa K, Hashimoto T, Matsumoto T, Ihara R, Chihara T, Miura M, Wakabayashi T, Iwatsubo T.
  • Journal Title: J Biol Chem Volume: 291 Issue: 45 Pages: 23464-23476
  • DOI: 10.1074/jbc.m116.729152
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Calcium-responsive transactivator (CREST) protein shares a set of structural and functional traits with other proteins associated with amyotrophic lateral sclerosis (2015)
  • Author(s): Michail S. Kukharsky, Annamaria Quintiero, Taisei Matsumoto, Koji Matsukawa, Haiyan An, Tadafumi Hashimoto, Takeshi Iwatsubo, Vladimir L. Buchman, Tatyana A. Shelkovnikova
  • Journal Title: Molecular Neurodegeneration Volume: 10 Issue: 1
  • DOI: 10.1186/s13024-015-0014-y
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] TDP-43はAtg1/ULK1のプロセシング異常を介して神経変性を引き起こす (2016)
  • Author(s): 松川浩二、岸野祐也、若林朋子、橋本唯史、岩坪威
  • Organizer: 第35回日本認知症学会学術集会
  • Place of Presentation: 東京国際フォーラム (東京都千代田区)
• [Presentation] TDP-43 regulates expression of Ulk1/Atg1 and autophagy (2015)
  • Author(s): Matsukawa K, Ihara R, Matsumoto T, Miura M, Chihara T, Wakabayashi T, Hashimoto T, Iwatsubo T
  • Organizer: Neuroscience 2015
  • Place of Presentation: Chicago, U.S.A.
  • Year and Date: 2015-10-17
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] TDP-43 regulates expression of Ulk1/Atg1 and autophagy (2015)
  • Author(s): Matsukawa K, Ihara R, Matsumoto T, Miura M, Chihara T, Wakabayashi T, Hashimoto T, Iwatsubo T
  • Organizer: 10th Brain Research Conference
  • Place of Presentation: Chicago, U.S.A.
  • Year and Date: 2015-10-15
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Differential roles of RNA-binding, self-assembly and familial ALS mutations of FUS in the retinal degeneration of transgenic Drosophila melanogaster overexpressing human FUS. (2014)
  • Author(s): Hashimoto T, Matsumoto T, Kunugi H, Matsukawa K, Uchigami H, Chihara T, Miura M, Wakabayashi T, Iwatsubo T
  • Organizer: Neuroscience 2014
  • Place of Presentation: Washington DC
  • Year and Date: 2014-11-16