軸索変性誘導分子SARM1の活性・分解制御によるパーキンソン病治療法の開発

• Project/Area Number: 22K06884
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 48040:Medical biochemistry-related
• Research Institution: Okayama University
• Principal Investigator: 村田 等 岡山大学, 医歯薬学域, 講師 (90579096)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 阪口 政清 岡山大学, 医歯薬学域, 教授 (70379840)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2025-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000); Fiscal Year 2024: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000); Fiscal Year 2023: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2022: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
• Keywords: SARM1 / 軸索変性 / NAD / ミトコンドリア / パーキンソン病

Outline of Research at the Start

本研究では補酵素NAD+の分解を介して軸索変性を誘導する分子SARM1に着目し、軸索変性が病態進行に関与すると考えられているパーキンソン病の治療応用に向けた研究を行う。我々は独自のスクリーニングからSARM1のNAD+分解活性を阻害する化合物とSARM1の分解制御に関わる新知見を得ているので、そのメカニズム解明に取り組み、軸索変性を標的としたSARM1阻害薬の実用化に向けた研究を進める。

Outline of Annual Research Achievements

細胞のエネルギー産生に重要な補酵素NADを消費し、軸索変性を誘導する分子SARM1の活性・分解制御に関する研究を行っている。当該年度はSARM1の活性化抑制機構として、細胞の生存等に関与するSTAT1/3経路がJNK（c-Jun N末端キナーゼ）を介したSARM1のリン酸化を抑制するメカニズムを見出し、論文で発表した。STAT1/3経路は、NAD合成酵素であるNMNAT2の発現制御にも関与しており、これらの作用により細胞内NAD量の減少を抑え、軸索変性を抑制する作用を有していた（Cell Signal, 108, 2023）。
SARM1のリン酸化による活性化がパーキンソン病（PD）の病態形成に関与することを、PD患者由来のiPS細胞から分化誘導した神経細胞とPDモデルマウスを用いて解析を行い、論文で発表した。健常者由来の神経細胞と比較して、PD患者由来の神経細胞では機能不全ミトコンドリアが蓄積しており、活性酸素種の発生量が増加していた。その結果、JNKが活性化し、SARM1のリン酸化が上昇していた。ミトコンドリア呼吸鎖を阻害し、PD様症状を誘発することが知られているロテノン投与PDモデルマウスにおいても、中脳領域でのSARM1のリン酸化上昇や軸索変性の亢進が観察された（J Biochem, 174(6), 2023）。
SARM1の分解制御機構について、当該年度は免疫沈降法によるSARM1結合タンパク質の解析で、SARM1の分解に関与する分子候補を見出した。この分子の過剰発現でSARM1の量が減少するため、現在その詳細な分子メカニズムについて解析を進めている。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

SARM1の活性制御機構として、STAT1/3経路による活性抑制メカニズムとミトコンドリアからの活性酸素種発生によるJNK活性化を介したリン酸化誘導メカニズムを見出し、それぞれ論文として発表することができた。SARM1の分解制御機構に関しても、SARM1の分解に関与する候補分子を見出し解析を進めることができているので、おおむね順調に進展していると判断した。

Strategy for Future Research Activity

SARM1の分解制御機構について更に解析を進めていく。SARM1の分解誘導に関与するアミノ酸部位を変化させたSARM1変異体やSARM1の分解誘導に関与する分子候補の過剰発現や発現抑制によって解析を行う。PDモデルマウスを用いてSARM1阻害による治療効果を検証していく。

Research Products

• [Journal Article] STAT1/3 signaling suppresses axon degeneration and neuronal cell death through regulation of NAD+-biosynthetic and consuming enzymes. (2023)
  • Author(s): Murata H, Yasui Y, Oiso K, Ochi T, Tomonobu N, Yamamoto KI, Kinoshita R, Sakaguchi M
  • Journal Title: Cellular Signalling Volume: 108 Pages: 110717-110717
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Novel extracellular role of REIC/Dkk-3 protein in PD-L1 regulation in cancer cells. (2023)
  • Author(s): Yuma Gohara, Nahoko Tomonobu, Rie Kinoshita, Junichiro Futami, Lena Audebert, Youyi Chen, Ni Luh Gede Yoni Komalasari, Fan Jiang, Chikako Yoshizawa, Hitoshi Murata, Ken-Ichi Yamamoto, Masami Watanabe, Hiromi Kumon, Masakiyo Sakaguchi
  • Journal Title: Journal of molecular medicine (Berlin, Germany) Volume: 101 Issue: 4 Pages: 431-447
  • DOI: 10.1007/s00109-023-02292-w
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] LOXL1 and LOXL4 are novel target genes of the Zn2+-bound form of ZEB1 and play a crucial role in the acceleration of invasive events in triple-negative breast cancer cells (2023)
  • Author(s): Daisuke Hirabayashi, Ken-ichi Yamamoto, Akihiro Maruyama, Nahoko Tomonobu, Rie Kinoshita, Youyi Chen, Ni Luh Gede Yoni Komalasari, Hitoshi Murata, Yuma Gohara, Fan Jiang, Jin Zhou, I Made Winarsa Ruma, I Wayan Sumardika, Akira Yamauchi, Futoshi Kuribayashi, Shinichi Toyooka, Yusuke Inoue, Masakiyo Sakaguchi
  • Journal Title: Frontiers in Oncology Volume: 13 Pages: 1142886-1142886
  • DOI: 10.3389/fonc.2023.1142886
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Lysyl oxidase-like 4 exerts an atypical role in breast cancer progression that is dependent on the enzymatic activity that targets the cell-surface annexin A2 (2023)
  • Author(s): Sakaguchi, M., Komalasari, N. L. G. Y., Tomonobu, N., Kinoshita, R., Chen, Y., Sakaguchi, Y., Gohara, Y., Jiang, F., Yamamoto, K., Murata, H., Ruma, I. M. W., Sumardika, I. W., Zhou, J., Yamauchi, A., Kuribayashi, F., Inoue, Y., Toyooka, S.
  • Journal Title: Front. Oncol. Volume: 13 Pages: 1142907-1142907
  • DOI: 10.3389/fonc.2023.1142907
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Phosphorylated SARM1 is involved in the pathological process of rotenone-induced neurodegeneration (2023)
  • Author(s): Murata Hitoshi、Phoo May Tha Zin、Ochi Toshiki、Tomonobu Nahoko、Yamamoto Ken-ichi、Kinoshita Rie、Miyazaki Ikuko、Nishibori Masahiro、Asanuma Masato、Sakaguchi Masakiyo
  • Journal Title: The Journal of Biochemistry Volume: 174 Issue: 6 Pages: 533-548
  • DOI: 10.1093/jb/mvad068
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] ヒトiPS細胞由来神経細胞と動物モデルを用いた軸索変性誘導分子SARM1の阻害剤開発 (2023)
  • Author(s): 村田 等, 安藤 隆幸, 安井 優, 越智 俊樹, 友信 奈保子, 山本 健一, 木下 理恵, 阪口 政清
  • Organizer: 日本組織培養学会 第95回大会
• [Presentation] STAT1/3シグナル経路によるNAD+代謝酵素制御を介した神経軸索変性と細胞死の抑制 (2023)
  • Author(s): 安井 優, 村田 等, 大磯 和真, 越智 俊樹, 友信 奈保子, 山本 健一, 木下 理恵, 阪口 政清
  • Organizer: 日本組織培養学会 第95回大会
• [Presentation] Suppression of axon degeneration and neuronal cell death by STAT1/3 signaling through regulation of NAD+-biosynthetic and consuming enzyme (2023)
  • Author(s): 村田 等, 安井 優, 越智 俊樹, 友信 奈保子, 山本 健一, 木下 理恵, 阪口 政清
  • Organizer: 第46回日本分子生物学会年会
• [Presentation] 軸索変性誘導分子 SARM1の阻害剤開発 (2022)
  • Author(s): 村田 等、安藤 隆幸、大磯 和真、友信 奈保子、山本 健一、木下 理恵、阪口 政清
  • Organizer: NEURO2022
• [Presentation] 神経軸索変性メカニズムの解明と創薬への応用 (2022)
  • Author(s): 村田 等
  • Organizer: 創薬・薬理フォーラム岡山
  • Invited