神経変性疾患タンパク質はどの様に伝播するか：放出機構の包括的解析からのアプローチ

• Project/Area Number: 18J00367
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Neurophysiology / General neuroscience
• Research Institution: Niigata University
• Principal Investigator: 新田 陽平 新潟大学, 脳研究所, 特別研究員(PD) (30800429)
• Project Period (FY): 2018-04-25 – 2021-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2020)
• Budget Amount: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000); Fiscal Year 2020: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2019: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2018: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
• Keywords: ショウジョウバエ / 伝播 / パーキンソン病 / 神経変性

Outline of Annual Research Achievements

前年度までに実施した研究において、ヒト脳に近いin vivoモデルを作成し、このモデルにおいてAtg1遺伝子を病変型αシヌクレイン発現細胞でのみノックダウンしたところαシヌクレインの凝集という”病態”の他細胞への伝播が促進されている可能性が強く示唆された。本年度ではこの研究を発展させ、オートファジーと伝播の関係性の解明、凝集型αシヌクレインのキャラクタリゼーションを試みた。
まず、オートファジーと伝播の関係性を解明するために、Atg1以外のオートファジー関連因子（Atg5、Atg17）をノックダウンした。その結果、これらのオートファジー関連因子では伝播の促進が観察されなかった。Atg1はオートファジー非依存的な機能を有することが多くの研究で報告されており、それらが伝播を促進している可能性が示唆される。
次に、伝播した凝集型αシヌクレインのキャラクタリゼーションを試みた。次に、凝集αシヌクレイン特異的抗体（5G4抗体）と抗リン酸化αシヌクレイン抗体、抗ユビキチン抗体、抗p62抗体をそれぞれ共染色し、免疫学的手法を用いて5G4抗体で検出される凝集のキャラクタライズを試みた。その結果、5G4抗体で染色される凝集の多くは抗リン酸化αシヌクレイン抗体（S129）や抗ユビキチン抗体、抗p62抗体で共染色されることが判明した。これらの結果は、5G4抗体で検出された凝集が非特異的結合やオフターゲットではなく真にαシヌクレインの凝集である可能性を強く示唆しているだけでなく、ヒトやマウスモデルで報告された凝集と同様の性質を有している可能性を強く示唆している。今後は、伝播した凝集に対してProteinase K抵抗性実験を行い、データが出揃い次第、世界初のin vivo伝播モデルとして論文投稿を目指す。

Research Progress Status

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Glial insulin regulates cooperative or antagonistic Golden goal/Flamingo interactions during photoreceptor axon guidance (2021)
  • Author(s): Takechi Hiroki、Hakeda-Suzuki Satoko、Nitta Yohei、Ishiwata Yuichi、Iwanaga Riku、Sato Makoto、Sugie Atsushi、Suzuki Takashi
  • Journal Title: eLife Volume: 10
  • DOI: 10.7554/elife.66718
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Degeneration of dopaminergic neurons and impaired intracellular trafficking in Atp13a2 deficient zebrafish (2020)
  • Author(s): Nyuzuki Hiromi、Ito Shinji、Nagasaki Keisuke、Nitta Yohei、Matsui Noriko、Saitoh Akihiko、Matsui Hideaki
  • Journal Title: IBRO Reports Volume: 9 Pages: 1-8
  • DOI: 10.1016/j.ibror.2020.05.002
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] 博士後期課程入学者数と教員の研究業績の関連性に関する探索的研究―新潟大学大学院自然科学研究科博士後期課程の事例分析― (2020)
  • Author(s): 新田陽平、船山理恵、杉江淳、平井克之
  • Journal Title: 新潟大学高等教育研究 Volume: 8 Pages: 1-8
  • NAID: 120007177265
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Analysing the evolutional and functional differentiation of four types of Daphnia magna cryptochrome in Drosophila circadian clock (2019)
  • Author(s): Yohei Nitta, Sayaka Matsui, Yukine Kato, Yosuke Kaga, Kenkichi Sugimoto & Atsushi Sugie
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 9 Issue: 1 Pages: 8857-8857
  • DOI: 10.1038/s41598-019-45410-w
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] Semi-automated quantitative system for neurodegeneration reveals the axonal degeneration by the Impaired PtdIns(4,5)P2 synthesis in Drosophila photoreceptor axons (2020)
  • Author(s): Yohei Nitta, Hiroki Kawai, Yosuke Kaga, Atsushi Sugie
  • Organizer: Neuro2020
• [Presentation] Impaired PtdIns(4,5)P2 synthesis in Drosophila neurons causes Calpain-dependent neurodegeneration (2020)
  • Author(s): Yohei Nitta, Atsushi Sugie
  • Organizer: BRI 10th The International Symposium
• [Presentation] CdsA, CDP-diacylglycerol synthase, protects neurons from degeneration through PI(4,5)P2-dependent mechanisms in Drosophila (2019)
  • Author(s): Yohei Nitta, Atsushi Sugie
  • Organizer: Neuro2019
• [Presentation] DISCO Interacting Protein 2 regulates multiple aspects of the development of axonal branches in Drosophila mushroom body neurons (2018)
  • Author(s): Yohei Nitta, Daisuke Yamazaki, Atsushi Sugie, Makoto Hiroi, Tetsuya Tabata
  • Organizer: 第41回日本神経科学大会
• [Presentation] Loss of CdsA, CDP-diacylglycerol synthetase, causes neurodegeneration in mushroom body through phosphatidylinositol pathway (2018)
  • Author(s): Yohei Nitta, Atsushi Sugie
  • Organizer: JDRC13
• [Remarks] グリア細胞由来のインシュリンが神経軸索誘導のタイミングを制御することを実証しました
  • URL: https://www.bri.niigata-u.ac.jp/research/result/001485.html
• [Remarks] 家族性パーキンソン病PARK9のゼブラフィッシュモデルにおけるドパミン神経変性及び細胞内輸送障害
  • URL: https://www.bri.niigata-u.ac.jp/research/result/001341.html
• [Remarks] ショウジョウバエを利用したミジンコのクリプトクロームの進化的および機能的分化の解析
  • URL: https://www.bri.niigata-u.ac.jp/result/neuroscience/001200.html