エクソーム解析による新規パーキンソン病原因遺伝子の単離

• Project Area: Personal genome-based initiatives toward understanding bran diseases
• Project/Area Number: 23129506
• 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: Juntendo University
• Principal Investigator: 舩山 学 順天堂大学, 医学部, 准教授 (70468578)
• 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: 遺伝子 / ゲノム / 変異 / 次世代 / パーキンソン病 / 遺伝 / エクソーム / 連鎖 / 全ゲノム / exome / 多型

Outline of Annual Research Achievements

新規の家族性パーキンソン病原因遺伝子を単離するため、常染色体優性遺伝性パーキンソン病家系 (以下家系1) について解析を実施した。ゲノムワイドSNPsチップをもちいた連鎖解析を行った結果、候補領域を18カ所, 合計198Mbの範囲に絞り込むことに成功した。次に次世代シークエンサーをもちいた高速シークエンスを行った。発症者3名について全エクソン解析 (エクソーム解析)、1名について全ゲノム解析を実施した結果、4検体から合計約370万の遺伝子多型を検出した。この遺伝子多型から以下の方法で候補遺伝子多型を絞り込んだ。 (1) 先に述べた候補領域に存在している: 約19万5千→ (2) dbSNPに登録のない新規遺伝子多型: 約3万8千→ (3) エクソンまたはスプライス部位に存在している: 973→ (4) 解析した4名において共通または優性遺伝性に矛盾がない: 299→ (5)アミノ酸置換またはスプライス異常が予想される: 10、以上により最終的に10種類の遺伝子多型が候補として残った。この候補について家系1の発症者および健常兄弟のゲノムDNAをもちいてサンガー法で検証した結果、9種は変異が確認されず、否定された。唯一残った遺伝子多型はスレオニン (T) がイソロイシイン (I) に置換するミスセンス変異であり、エクソームおよび全ゲノム解析共にヘテロ接合体変異として検出されていた。この変異は家系1において疾患との共分離が確認され、非血縁健常者524名から検出されなかった。さらに優性遺伝性パーキンソン病家系約400家系について候補遺伝子全エクソンのシークエンス解析行った結果、家系1とは別のミスセンス変異 (R→Q) を検出した (家系2)。このミスセンス変異についても非血縁健常者519名から検出されなかった。以上の結果より、新規家族性パーキンソン病原因遺伝子の単離に成功した。

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] VPS35 Mutation in Japanese Patients with Typical Parkinson’s Disease (2013)
  • Author(s): Ando M, Kokubo Y.
  • Journal Title: Movement Disorders Volume: 15;27(11) Issue: 11 Pages: 175-182
  • DOI: 10.1002/mds.25145
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A case of α-synuclein gene duplication presenting with head-shaking movements. (2013)
  • Author(s): Itokawa K, Sekine T, Funayama M, Tomiyama H, Fukui M, Yamamoto T, Tamura N, Matsuda H, Hattori N, Araki N.
  • Journal Title: Mov Disord. Volume: 28 Issue: 3 Pages: 384-387
  • DOI: 10.1002/mds.25243
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Analyses of the MAPT, PGRN, and C9orf72 mutations in Japanese patients with FTLD, PSP, andCBS (2013)
  • Author(s): Ogaki K
  • Journal Title: Parkinsonism & Related Disorders Volume: 19 Issue: 1 Pages: 15-20
  • DOI: 10.1016/j.parkreldis.2012.06.019
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] ATP13A2 deficiency induces a decrease in cathepsin D activity, fingerprint-like inclusion body formation, and selective degeneration of dopaminergic neurons. (2013)
  • Author(s): Matsui H, Sato F, Sato S, Koike M, Taruno Y, Saiki S, Funayama M, Ito H, Taniguchi Y, Uemura N, Toyoda A, Sakaki Y, Takeda S, Uchiyama Y, Hattori N, Takahashi R.
  • Journal Title: FEBS Lett Volume: 587(9) Issue: 9 Pages: 1316-1325
  • DOI: 10.1016/j.febslet.2013.02.046
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Pseudo-heterozygous rearrangement mutation of parkin (2012)
  • Author(s): Fumayama M, et al
  • Journal Title: Movement Disorders Volume: vol.27 Issue: 4 Pages: 552-555
  • DOI: 10.1002/mds.24906
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Analysis of C9orf72 repeat expansion in 563 Japanese patients with amyotrophic lateral sclerosis (2012)
  • Author(s): Ogaki K, Li Y, Atsuta N, Tomiyama H, Funayama M, Watanabe H, Nakamura R, Yoshino H, Yato S, Tamura A, Naito Y, Taniguchi A, Fujita K, Izumi Y, Kaji R, Hattori N, Sobue G
  • Journal Title: Analysis of C9orf72 repeat expansion in 563 Japanese patients with amyotrophic lateral sclerosis Volume: 33 Issue: 10 Pages: 2527.e11-2527.e16
  • DOI: 10.1016/j.neurobiolaging.2012.05.011
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] PINK1 autophosphorylation upon membrane potential dissipation is essential for Parkin recruitment to damaged mitochondria (2012)
  • Author(s): 尾勝圭
  • Journal Title: Nature Communications Volume: 3 Issue: 1 Pages: 1016-1016
  • DOI: 10.1038/ncomms2016
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Mitochondrial dysfunction associated with increased oxidative stress and -synuclein accumulation in PARK2 iPSC-derived neurons and postmortem brain tissue. (2012)
  • Author(s): Imaizumi Y
  • Journal Title: Mol Brain Volume: 5 Issue: 1 Pages: 35-35
  • DOI: 10.1186/1756-6606-5-35
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] パーキンソン病の基礎研究最前線:実地医家のためのminimum requirement (2012)
  • Author(s): 舩山学, 他
  • Journal Title: モダンフィジシャン Volume: 32 Pages: 201-205
• [Journal Article] 遺伝子工学からの恩恵-2〓連鎖解析,疾患遺伝子の探索:パーキン遺伝子発見の経緯 (2012)
  • Author(s): 舩山学, 他
  • Journal Title: BIO Clinica Volume: 27 Pages: 90-93
• [Journal Article] DJ-1 associates with synaptic membranes (2011)
  • Author(s): Yukiko Usami, Taku Hatano, Satoshi Imai, Shin-ichiro Kubo, Shigeto Sato, Shinji Saiki, Yoichiro Fujioka, Yusuke Ohba, Fumiaki Sato, Manabu Funayama. Hiroto Eguchi, Kaori Shiba, Hiroyoshi Ariga, Jie Shen, Nobutaka Hattori
  • Journal Title: Neurobiology of Disease Volume: 43 Issue: 3 Pages: 651-662
  • DOI: 10.1016/j.nbd.2011.05.014
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 常染色体劣性遺伝性パーキンソン病家系の連鎖解析 (2012)
  • Author(s): 舩山学, 他
  • Organizer: 第53回日本神経学会学術大会
  • Place of Presentation: 東京国際フォーラム(東京)
• [Presentation] 日本人パーキンソン病患者におけるVPS35 p.D620N変異の解析 (2012)
  • Author(s): 安藤真矢, 他
  • Organizer: 第6回パーキンソン病・運動障害疾患コングレス
  • Place of Presentation: 京都ホテルオークラ(京都)
• [Presentation] VPS35 Asp620Asn mutation in Japanese patients with Parkinson disease. (2012)
  • Author(s): Ando M, et al.
  • Organizer: 7th Genetics Epidemiology of Parkinson’s Disease Annual meeting
  • Place of Presentation: ソウル大学病院(韓国)
• [Presentation] Parkin遺伝子のpseudo-heterozygous rearrangement変異 (2011)
  • Author(s): 舩山学, 他
  • Organizer: 第56回日本人類遺伝学会・第11回東アジア人類遺伝学会共同大会
  • Place of Presentation: 幕張メッセ
  • Year and Date: 2011-11-11
• [Presentation] Analyses of compound heterozygous rearrangements of parkin (2011)
  • Author(s): 舩山学, 他
  • Organizer: ASHG/ICHG 2011 Meeting
  • Place of Presentation: モントリオールコンベンションセンター
  • Year and Date: 2011-10-13
• [Presentation] 常染色体劣性遺伝性パーキンソン病の連鎖解析 (2011)
  • Author(s): 舩山学, 他
  • Organizer: 第5回パーキンソン病・運動障害疾患コングレス
  • Place of Presentation: 品川プリンスホテル
  • Year and Date: 2011-10-07
• [Presentation] Genetic Analysis for Parkinson's Disease in Juntendo University, Tokyo, Japan (2011)
  • Author(s): 舩山学, 他
  • Organizer: 2011 Meeting of the Genetic Epidemiology of Parkinson's Disease Consortium
  • Place of Presentation: ノースショア大学
  • Year and Date: 2011-09-19
• [Presentation] SNP chipによる家族性パーキンソン病の連鎖解析と新規原因遺伝子探索 (2011)
  • Author(s): 舩山学, 他
  • Organizer: 第52回日本神経学会総会
  • Place of Presentation: 名古屋国際会議場
  • Year and Date: 2011-05-20