孤発性ＡＬＳにおけるＲＮＡ編集酵素活性制御異常の分子病態の解析

• Project Area: Generation of synapse-neurocircuit pathology
• Project/Area Number: 23110503
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 郭 伸 東京大学, 医学(系)研究科(研究院), 客員研究員 (40160981)
• Project Period (FY): 2011-04-01 – 2013-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2012)
• Budget Amount: ¥11,700,000 (Direct Cost: ¥9,000,000、Indirect Cost: ¥2,700,000); Fiscal Year 2012: ¥5,850,000 (Direct Cost: ¥4,500,000、Indirect Cost: ¥1,350,000); Fiscal Year 2011: ¥5,850,000 (Direct Cost: ¥4,500,000、Indirect Cost: ¥1,350,000)
• Keywords: ALS / ADAR2 / GluA2 / AMPA受容体 / カルシウム / RNA編集 / 筋萎縮性側索硬化症(ALS) / GluR2 / 興奮性神経細胞死 / 運動ニューロン

Outline of Annual Research Achievements

孤発性筋萎縮性側索硬化症（ALS）脊髄運動ニューロンでは，AMPA受容体のサブユニットGluA2に本来行われるべきRNA編集が不充分で、この分子変化はAMPA受容体のCa2+透過性亢進を通じて運動ニューロン死の直接原因であることから、孤発性ALSの病因と密接に関連すると考えられる。GluA2のRNA 編集は、adenosine deaminase acting on RNA 2 (ADAR2) により特異的に触媒されることから，孤発性ALS運動ニューロンにおけるADAR2活性低下のメカニズムを明らかにすることは病因解明、治療の分子ターゲットの同定のために極めて重要な課題であると考えられる。昨年度、30例以上の孤発性ALS患者剖検組織を用いた単一運動ニューロンの検討から、GluA2 Q/R 部位のRNA編集率低下は疾患特異的分子異常であり、選択的なADAR2の発現低下に依り引き起こされることが明らかになった。
本年度は、その下流および上流に生じている分子メカニズムの解析を進めた。下流のメカニズムとしては、TDP-43の局在異常がおこること、それがCa2+透過性AMPA受容体の発現増加によるCa2+依存性プロテアーゼであるカルパインの活性化、カルパインによる特異的TDP-43切断、切断による易凝集性断片の形成、それがコアとなっての封入体形成、というカスケードがin vitro実験系を用いて明らかにした。さらに、患者の病的組織にもカルパインの活性上昇及びカルパイン依存性TDP-43断片が見出されたことから、ALS運動ニューロンにも同様のカスケードが働いていることが想定された。上流のメカニズムとしてADAR2 の発現低下が遺伝子の転写活性低下であると考えられるため、ADAR2 遺伝子プロモーター領域の、ルシフェラーゼを用いたレポーターアッセイ系を確立した。

Research Progress Status

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Profound downregulation of the RNA editing enzyme ADAR2 in ALS motor neurons. (2012)
  • Author(s): Hideyama T, Yamashita Y, H Aizawa, Tsuji S, Kakita A, Takahashi H, Kwak S
  • Journal Title: Neurobiol Dis Volume: 45 Pages: 1121-1128
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] RNA editing of the Q/R site of GluA2 in cultured cell lines expressing different levels of the RNA editing enzyme ADAR2. (2012)
  • Author(s): Yamashita T, Tadami C, Nishimoto Y, Hideyama T, Kimura D, Suzuki T, Kwak S
  • Journal Title: Neurosci Res Volume: 73 Pages: 42-48
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Abnormal processing of TDP-43 does not regulate ADAR2 activity in cultured cell lines. (2012)
  • Author(s): Yamashita T, Hideyama T, Teramoto S, Kwak S
  • Journal Title: Neurosci Res Volume: 73 Pages: 153-160
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Co-occurrence of TDP-43 mislocalization with reduced RNA editing enzyme, ADAR2, in aged mouse motor neurons: implications for age-related acceleration of ALS. (2012)
  • Author(s): Hideyama T, Teramoto S, Hachiga K, Yamashita T, Kwak S
  • Journal Title: PLoS One Volume: 7(8)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A role for calpain-dependent cleavage of TDP-43 in amyotrophic lateral sclerosis pathology. (2012)
  • Author(s): Yamashita T, Hideyama T, Hachiga K, Teramoto S, Takano J, Iwata N, Saido TC, and Kwak S
  • Journal Title: Nat Commun. Volume: 3 Pages: 1307-1307
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] RNA editing活性低下とTDP-43病理：孤発性ALS運動ニューロンにおける疾患特異的両分子異常の分子連関. (2012)
  • Author(s): 郭 伸
  • Journal Title: Brain Nerve Volume: 64(5) Pages: 549-556
  • NAID: 40019322852
• [Journal Article] ADAR2発現低下と孤発性ALS.「筋萎縮性側索硬化症（ALS)の基礎研究 (2012)
  • Author(s): 日出山拓人,郭 伸
  • Journal Title: 脳21 Volume: 15 Pages: 31-40
• [Journal Article] RNA editing of the Q/R site of GluA2 in cultured cell lines expressing different levels of the RNA editing enzyme ADAR2 (2012)
  • Author(s): Yamashita T, Tadami C, Nishimoto Y, Hideyama T, Kimura D, Suzuki T,Kwak S
  • Journal Title: Neurosci Res Volume: 73 Issue: 1 Pages: 42-48
  • DOI: 10.1016/j.neures.2012.02.002
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Profound downregulation of the RNA editing enzyme ADAR2 in ALS motor neurons (2012)
  • Author(s): Hideyama T, Yamashita Y, H Aizawa, Tsuji S,Kakita A, Takahashi H, Kwak S
  • Journal Title: Neurobiol Dis Volume: 45 Issue: 3 Pages: 1121-1128
  • DOI: 10.1016/j.nbd.2011.12.033
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] ADAR2発現低下と孤発性ALS.特集「筋萎縮性側索硬化症(ALS)の基礎研究 (2012)
  • Author(s): 日出山拓人, 郭伸
  • Journal Title: 脳21 Volume: 15 Pages: 34-40
• [Journal Article] When does ALS start? ADAR2-GluA2 hypothesis for the etiology of sporadic ALS (2011)
  • Author(s): Hideyama T, Kwak S
  • Journal Title: Front.Mol.Neurosci. Volume: 4 Pages: 33-33
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Traditional Chinese medicine improves activities of daily living in Parkinson's disease (2011)
  • Author(s): Pan W, Kwak S, Fang Z, Zhi H, Gu G, Lu Y, Yamamoto Y
  • Journal Title: Parkinson's Dis. Volume: 2011 Pages: 789506-789506
  • DOI: 10.4061/2011/789506
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A compound belonging to traditional Chinese medicine improves nocturnal activity with nighttime in Parkinson's disease (2011)
  • Author(s): Pan W, Kwak S, Lu Y, Fang Z, Zhu X, Yamamoto Y
  • Journal Title: Sleep Med. Volume: 12 Issue: 3 Pages: 307-308
  • DOI: 10.1016/j.sleep.2010.07.016
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The abnormal processing of TDP-43 is not an upstream event of reduced ADAR2 activity in motor neurons
  • Author(s): Yamashita T, Hideyama T, Teramoto S, Kwak S
  • Journal Title: Neurosci.Res. Volume: (In-press)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Non-Gaussianity of low frequency heart rate variability and sympathetic activation : lack of increases in multiple system atrophy and Parkinson disease
  • Author(s): Kiyono K, Hoyano J, Kwak S, Watanabe E, Yamamoto Y
  • Journal Title: Front.Compu.Physiol.Med. Volume: (In press)
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Aging and ADAR2 activity in motor neurons. (2012)
  • Author(s): 郭 伸
  • Organizer: 23rd International symposium on ALS/MND
  • Place of Presentation: Cicago(USA)
  • Year and Date: 2012-12-05
• [Presentation] RNA editing and ALS (2012)
  • Author(s): 郭 伸
  • Organizer: 6th International symposium on nanomedicine
  • Place of Presentation: 島根県松江市
  • Year and Date: 2012-11-29
  • Invited
• [Presentation] ALSの分子病態：孤発性と遺伝性の狭間 (2012)
  • Author(s): 郭 伸
  • Organizer: 第33回Metropolitan Neuroscience Club （MNC）
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2012-10-02
  • Invited
• [Presentation] 孤発性ALSにおけるADAR2-GluA2仮説 (2012)
  • Author(s): 郭伸
  • Organizer: 都医学研ヤミナー
  • Place of Presentation: 東京(招待講演)
  • Year and Date: 2012-03-19
• [Presentation] Failure of RNA editing and the pathogenesis of ALS. AAN-JSN Joint Symposium(ALSセッション) (2011)
  • Author(s): 郭伸
  • Organizer: 第52回日本神経学会総会
  • Place of Presentation: 名古屋(招待講演)
• [Presentation] Inefficient_RNA editing of GluA2 with ADAR2 downregulation and sporadic ALS (2011)
  • Author(s): Hideyama T, Yamashita T, Aizawa H, Kwak S
  • Organizer: 8^<th> IBRO World Congress of Neuroscience
  • Place of Presentation: Firenze, Italy
• [Presentation] Failure of RNA editing and ALS pathogenesis (2011)
  • Author(s): Kwak S
  • Organizer: ALS Conference Tarry Town
  • Place of Presentation: New York, USA(招待講演)
• [Presentation] Abnormal GluR2 RNA editing and TDP-43 pathology in ALS motor neurons (2011)
  • Author(s): Yamashita T, Hideyama T, Hachiga K, Teramoto S, Kwak S
  • Organizer: 6^<th> Brain Research conference "RNA binding proteins in neurological disease
  • Place of Presentation: Washington DC, USA
• [Presentation] Abnormal GluR2 RNA editing and TDP-43 pathology in ALS motor neurons (2011)
  • Author(s): Yamashita T, Hideyama T, Hachiga K, Teramoto S, Kwak S
  • Organizer: 41^<st> Annual Meeting Society for Neuroscience
  • Place of Presentation: Washington DC, USA
• [Presentation] Downregulation of RNA editing enzyme ADAR2 and sporadic ALS (2011)
  • Author(s): Hideyama T, Yamashita T, Aizawa M, Kwak S
  • Organizer: The 22^<nd> International Symposium on MND/ALS
  • Place of Presentation: Sydney, Australia
• [Presentation] Ultrastructural study of spinal cord motor neurons in ADAR2-deficient mice (2011)
  • Author(s): Sasaki S, Hideyama T, Kwak S
  • Organizer: The 22^<nd> International Symposium on MND/ALS
  • Place of Presentation: Sydney, Australia
• [Book] 神経疾患最新の治療（2012-2014年度） (2012)
  • Author(s): 日出山拓人,郭 伸
  • Total Pages: 436
  • Publisher: 南江堂
• [Book] 神経疾患最新の治療(2012-2014年度) (2012)
  • Author(s): 日出山拓人, 郭伸
  • Total Pages: 4
  • Publisher: 南江堂
• [Book] Objective evaluation of the severity of parkinsonism using power-law temporal autocorrelation of activity (2011)
  • Author(s): Pan W, Yamamoto Y, Kwak S
  • Total Pages: 14
  • Publisher: InTech, Croatia
• [Book] 髄液(CSF) (2011)
  • Author(s): 日出山拓人, 郭伸
  • Total Pages: 6
  • Publisher: 総合医学社
• [Remarks] 東京大学大学院医学系研究科疾患生命工学センター臨床医工学部門 郭研究室
  • URL: http://square.umin.ac.jp/teamkwak