異常タンパク質の分別輸送を介した細胞内分解機構

• Project/Area Number: 26440092
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Cell biology
• Research Institution: Akita University
• Principal Investigator: 久保田 広志 秋田大学, 工学資源学研究科, 教授 (80332724)
• Project Period (FY): 2014 – 2015
• Project Status: Discontinued (Fiscal Year 2015)
• Budget Amount: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000); Fiscal Year 2016: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2015: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000); Fiscal Year 2014: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
• Keywords: ALS / SOD1 / Hsc70 / Lamp2a / シャペロン介在性オートファジー / 遺伝子変異 / リソソーム / オートファジー / 神経変性疾患 / タンパク質凝集 / タンパク質分解

Outline of Annual Research Achievements

筋萎縮性側索硬化症(ALS)は運動ニューロンの細胞死による筋力低下を主な症状とする神経変性疾患であり、細胞内で凝集した異常タンパク質が細胞死を引き起こすことが発症の主な要因と考えられている。しかし、その分子メカニズムには不明な点が多い。ALSの原因遺伝子の一つであるSuperoxide Dismutase 1 (SOD1)は、100種類異常のALS関連性遺伝子変異が報告されており、タンパク質が変異により細胞毒性を示すことが明らかにされている。前年度の成果を踏まえて、変異型SOD1の細胞内分解機構について、シャペロン介在性オートファジー(以下CMA)の役割を解析した。
CMAの分解をリソソーム阻害剤であるクロロキンで抑制し、代表的なALS変異体であるSOD1G85Rの分解を解析したところ、細胞内でCMAのマーカーであるリソソーム膜タンパク質であるLamp2aと共局在を示した。さらに、CMAに必須な分子シャペロンであるHsc70とSOD1G85Rの相互作用は増加した。これらの結果から、SOD1G85RはCMAで分解されていることが強く示唆された。さらに、野生型とG85Rの立体構造解析の比較から、G85R変異によりβシートが消失することが示された。
一方、別の変異型SOD1であるA4VとG93AはCMAによる分解は見られなかった。A4VとG93Aは、G85Rに比べてミスフォールディングの度合いが高く、CMAのきっかけであるHsc70による認識の前に、他の分解系への提示が行われるものと考えられる。以上の結果から、SOD1については非常に多くのALSに関連する変異が報告されているが、G85Rを含むある種の変異によりKFERQ様配列が生じ、細胞内の分解経路が変動することが本研究より強く示唆された。

Research Products

• [Journal Article] Regeneration of elastic fibers by three-dimensional culture on a collagen scaffold and the addition of latent TGF-β binding protein 4 to improve elastic matrix deposition. (2015)
  • Author(s): Aya R, Ishiko T, Noda K, Yamawaki S, Sakamoto Y, Tomihata K, Katayama Y, Yoshikawa K, Kubota H, Nakamura T, Naitoh M, Suzuki S
  • Journal Title: Biomaterials Volume: 72 Pages: 29-37
  • DOI: 10.1016/j.biomaterials.2015.08.036
  • NAID: 120005753831
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] ATPase activity and ATP-dependent conformational change in the co-chaperone HOP. (2014)
  • Author(s): Yamamoto S, Subedi GP, Hanashima S, Satoh T, Otaka M, Wakui H, Sawada KI, Yokota SI, Yamaguchi Y, Kubota H, Itoh H.
  • Journal Title: Journal of Biological Chemistry Volume: 289 Issue: 14 Pages: 9880-9886
  • DOI: 10.1074/jbc.m114.553255
  • Peer Reviewed
• [Presentation] α-Synucleinのエキソソームによる細胞間伝達メカニズムの解析 (2015)
  • Author(s): 佐藤 晶子、佐藤 望、加藤 渚、齋藤 彩夏、久保田 広志、田村 拓
  • Organizer: 第38回日本分子生物学会
  • Place of Presentation: 神戸市
  • Year and Date: 2015-12-01
• [Presentation] 筋萎縮性側索硬化症原因タンパク質SOD1の脱凝集過程の解析 (2014)
  • Author(s): 勝木莉子、田村拓、北村朗、金城政孝、久保田広志
  • Organizer: 第37回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 横浜市
  • Year and Date: 2014-11-25 – 2014-11-27
• [Presentation] 異常タンパク質の細胞内における脱凝集過程の解析 (2014)
  • Author(s): 勝木莉子、田村拓、北村朗、金城政孝、久保田広志
  • Organizer: 第9回ストレス応答学会大会
  • Place of Presentation: 岡山市
  • Year and Date: 2014-11-01 – 2014-11-02