アミロイド性タンパク質凝集体の細胞間・個体間の伝播・感染メカニズムの解明

• Project Area: Protein community: organization and maintenance of protein functions
• Project/Area Number: 22020038
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: National Center of Neurology and Psychiatry
• Principal Investigator: 永井 義隆 独立行政法人国立精神・神経医療研究センター, 神経研究所・疾病研究第四部, 室長 (60335354)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): ポピエル ヘレナ・明子 独立行政法人国立精神・神経医療研究センター, 神経研究所・疾病研究第四部, 科研費研究員 (40467593)
• Project Period (FY): 2010 – 2011
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2011)
• Budget Amount: ¥6,400,000 (Direct Cost: ¥6,400,000); Fiscal Year 2011: ¥3,200,000 (Direct Cost: ¥3,200,000); Fiscal Year 2010: ¥3,200,000 (Direct Cost: ¥3,200,000)
• Keywords: 神経科学 / 蛋白質 / 脳神経疾患 / 感染 / アミロイド / 神経変性疾患 / ポリグルタミン病 / プリオン

Research Abstract

近年、アルツハイマー病、パーキンソン病、ポリグルタミン(PolyQ)病、プリオン病など多くの神経変性疾患において、異常タンパク質のミスフォールディング・凝集が共通に神経変性を引き起こすと考えられるようになり、これらはコンフォメーション病と総称されている。本研究では、異常コンフォメーションの伝播性がプリオンタンパク質のみならず他の異常タンパク質にも普遍的に備わっていることを証明し、コンフォメーション病における異常コンフォメーション伝播性・感染性の分子メカニズムの解明することを目的として、以下の研究を行った。
1)異常伸長PolyQタンパク質の異常βシートコンフォメーション変移の伝播性の証明:濁度測定法、円偏光二色性分散の結果から、異常伸長PolyQタンパク質Thio-Q62のβシート構造に富んだアミロイド線維状凝集体のシードにより可溶性Thio-Q62の凝集体形成を促進するだけでなく、異常βシート構造変移を誘発することを明らかにした。さらに、正常鎖長のThio-Q35に対しても凝集体形成を促進することを見出した。2)異常伸長PolyQタンパク質凝集体の細胞レベルでの感染性の証明:異常伸長PolyQタンパク質Q81-GFPを発現する培養細胞において、Q81-GFPが培養液中へ分泌され、さらに分子シャペロンHsp40の発現によりQ81-GFPの細胞外分泌が抑制されることを明らかにした。
3)分子シャペロンの細胞外分泌による非細胞自立的な治療効果の証明:培養細胞において、分子シャペロンHsp70、Hsp40がエクソソーム経路を介して細胞外分泌に分泌されることを明らかにした。さらに培養液中へ分泌されたHsp40が、別のQ81-GFPを発現する培養細胞に取り込まれることにより、Q81-GFPの封入体形成を抑制することを見出した。
以上のことから、分子シャペロンのエクソソーム分泌が個体レベルでのプロテオスターシス維持に寄与する可能性が示唆された.

Research Products

• [Journal Article] ショウジョウバエなど小動物を用いた筋萎縮性側索硬化症モデル (2012)
  • Author(s): 藤掛伸宏
  • Journal Title: 神経内科 Volume: 76 Pages: 266-274
• [Journal Article] Genetic and clinical analysis in a Chinese parkinsonism-predominant spinocerebellar ataxia type 2 family (2011)
  • Author(s): Sun, H.
  • Journal Title: J Hum Genet Volume: 56 Issue: 4 Pages: 330-334
  • DOI: 10.1038/jhg.2011.14
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Parkinson's disease-associated mutations in alpha-synuclein and UCH-L1 inhibit the unconventional secretion of UCH-L1 (2011)
  • Author(s): Konya, C.
  • Journal Title: Neurochem Int Volume: 59 Issue: 2 Pages: 251-258
  • DOI: 10.1016/j.neuint.2011.05.012
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The aggregation inhibitor peptide QBP1 as a therapeutic molecule for the polyglutamine neurodegenerative diseases (2011)
  • Author(s): H.Akiko Popiel
  • Journal Title: Journal of Atnino Acids Volume: 2011 Pages: 265084-265084
  • DOI: 10.4061/2011/265084
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] ショウジョウバエモデルから解明されたTDP-43プロテイノパチーの分子病態 (2011)
  • Author(s): 永井義隆
  • Journal Title: Dementia Japan Volume: 25 Pages: 129-136
• [Journal Article] QBP1を応用した異常伸長ポリグルタミン蛋白質の特異的分解 (2011)
  • Author(s): 永井義隆
  • Journal Title: 臨床神経学 Volume: 51 Pages: 1108-1110
• [Journal Article] α-Synuclein transgenic Drosophila as a model of Parkinson's disease and related synucleinopathies. (2011)
  • Author(s): Mizuno H., et al.
  • Journal Title: Parkinsons Dis. Volume: 2011 Pages: 212706-212706
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Genetic testing for Huntington's disease in Parkinsonism. (2010)
  • Author(s): Rahman M.S., et al.
  • Journal Title: Mymensingh Med.J. Volume: 19 Pages: 510-514
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] TDP-43プロテイノパチーの動物モデル (2010)
  • Author(s): 永井義隆、藤掛伸宏
  • Journal Title: 最新医学 Volume: 65 Pages: 1603-1613
• [Journal Article] 脊髄小脳変性症 (2010)
  • Author(s): 永井義隆
  • Journal Title: ドクターサロン Volume: 54 Pages: 729-732
• [Presentation] ショウジョウバエモデルを用いた神経変性疾患の病態治療研究～ALSモデルを中心に～ (2012)
  • Author(s): 永井義隆
  • Organizer: 神経疾患のモデル動物研究会
  • Place of Presentation: 大阪(招待講演)
• [Presentation] Molecular mechanism of novel unconventional secretion of Hsp40 to function extracellularly (2011)
  • Author(s): Nagai Y.
  • Organizer: 6th Gordon Research Conference on CAG Triplet Repeat Disorders
  • Place of Presentation: Garga, Italy
• [Presentation] Hsp40 exerts non-cell autonomous therapeutic effects on polyglutamine disease mice via its unconventional secretion (2011)
  • Author(s): Popiel H.A.
  • Organizer: 6th Gordon Research Conference on CAG Triplet Repeat Disorders
  • Place of Presentation: Garga, Italy
• [Presentation] 異常凝集病と病態 (2011)
  • Author(s): 永井義隆
  • Organizer: 平成23年度大阪大学蛋白質研究所セミナー「蛋白質異常凝集の原理と制御」
  • Place of Presentation: 大阪(招待講演)
• [Presentation] QBP1を応用した異常伸長ポリグルタミン蛋白質の特異的分解 (2011)
  • Author(s): 永井義隆
  • Organizer: 第52回日本神経学会学術大会
  • Place of Presentation: 愛知(招待講演)
• [Presentation] 神経変性疾患の創薬に向けた動物モデル～筋萎縮性側索硬化症、パーキンソン病を中心に～ (2011)
  • Author(s): 永井義隆
  • Organizer: 技術情報協会セミナー「神経変性疾患に求められる薬剤プロファイルと試験デザイン」
  • Place of Presentation: 東京(招待講演)
• [Presentation] 凝集阻害分子の遺伝子治療によるポリグルタミン病モデルマウスに対する治療効果 (2011)
  • Author(s): ポピエル明子
  • Organizer: 第52回日本神経学会学術大会
  • Place of Presentation: 愛知
• [Presentation] TDP-43を発現するALSモデルショウジョウバエにおけるオートファジー系蛋白質分解の関与 (2011)
  • Author(s): 藤掛伸宏
  • Organizer: 第52回日本神経学会学術大会
  • Place of Presentation: 愛知
• [Presentation] ポリグルタミン病モデルマウスに対する凝集阻害分子の遺伝子治療による効果 (2011)
  • Author(s): ポピエル明子
  • Organizer: 平成23年度包括型脳科学研究推進支援ネットワーク夏のワークショップ
  • Place of Presentation: 兵庫
• [Presentation] HSP40は新規の細胞外分泌機序によりポリグルタミン病モデルに対して細胞非自律的な治療効果を発揮する (2011)
  • Author(s): 武内敏秀
  • Organizer: 第34回日本神経科学会
  • Place of Presentation: 神奈川
• [Presentation] 高栄養負荷は神経変性疾患モデルショウジョウバエにおける神経変性を増悪する (2011)
  • Author(s): 鈴木マリ
  • Organizer: 第34回日本神経科学会
  • Place of Presentation: 神奈川
• [Presentation] エクソソームを介したHsp40の細胞外分泌 (2011)
  • Author(s): 武内敏秀
  • Organizer: 第6回臨床ストレス応答学会
  • Place of Presentation: 愛知
• [Presentation] Expression of TDP-43 causes neurological phenotypes with an enhancement by FALS mutations in novel Drosophila models of ALS. (2011)
  • Author(s): Fujikake N., et al.
  • Organizer: 10th International Conference on Alzheimer's & Parkinson's Diseases
  • Place of Presentation: CCIB Barcelona (Spain)
• [Presentation] 神経変性疾患の発症分子メカニズムに基づいた治療法開発-目的指向型研究の進め方- (2010)
  • Author(s): 永井義隆
  • Organizer: 第53回 日本神経化学会
  • Place of Presentation: 六甲山YMCA(兵庫)
  • Year and Date: 2010-08-31
• [Presentation] ショウジョウバエモデルを用いたTDP-43プロテイノパチーの病態解析 (2010)
  • Author(s): 永井義隆
  • Organizer: 第29回 日本認知症学会学術集会
  • Place of Presentation: ウインクあいち(愛知)
• [Presentation] Molecular chaperone gene therapy ameliorates neurological phenotypes and protein aggregation in polyglutamine neurodegenerative disease mice. (2010)
  • Author(s): Popiel H.A., et al.
  • Organizer: 3rd International Symposium on Protein Community
  • Place of Presentation: ホテル日航奈良(奈良)
• [Presentation] Abnormal accumulation of TDP-43 proteins causes neurodegeneration in novel Drosophila models of ALS. (2010)
  • Author(s): Fujikake N., et al.
  • Organizer: 3rd International Symposium on Protein Community
  • Place of Presentation: ホテル日航奈良(奈良)
• [Presentation] TDP-43を発現する新規ALSモデルショウジョウバエを用いた病態解析 (2010)
  • Author(s): 永井義隆, 他
  • Organizer: 第51回 日本神経学会
  • Place of Presentation: 東京国際フォーラム(東京)
• [Presentation] 凝集阻害分子を用いた遺伝子治療によるポリグルタミン病モデルマウスの神経症状と封入体形成の抑制 (2010)
  • Author(s): ポピエル明子, 他
  • Organizer: 第33回 日本神経科学会・第53回 日本神経化学会合同大会
  • Place of Presentation: 神戸コンベンションセンター(兵庫)
• [Presentation] TDP-43を発現する新規ALSモデルショウジョウバエの樹立とその病態解析 (2010)
  • Author(s): 藤掛伸宏, 他
  • Organizer: 第33回 日本神経科学会・第53回 日本神経化学会合同大会
  • Place of Presentation: 神戸コンベンションセンター(兵庫)
• [Presentation] AAV5を用いた分子シャペロンの遺伝子治療によるポリグルタミン病モデルマウスの封入体形成と神経症状の抑制効果 (2010)
  • Author(s): 永井義隆, 他
  • Organizer: 第5回 臨床ストレス応答学会
  • Place of Presentation: 徳島大学(徳島)
• [Presentation] 家族性パーキンソン病変異によるUCH-L1の分泌減少 (2010)
  • Author(s): 紺谷千穂, 他
  • Organizer: 第33回 日本分子生物学会・第83回 日本生化学会合同大会
  • Place of Presentation: 神戸ポートアイランド(兵庫)
• [Remarks]
  • URL: http://www.ncnp.go.jp/nin/guide/r4/index.html
• [Remarks]
  • URL: http://www.ncnp.go.jp/nin/guide/r4/index.html