細胞内異常タンパク質凝集体形成のメカニズムの解明

• Project Area: Brain Environment
• Project/Area Number: 26111730
• 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: Tokyo Metropolitan Institute of Medical Science
• Principal Investigator: 野中 隆 公益財団法人東京都医学総合研究所, 認知症･高次脳機能研究分野, 副参事研究員 (30356258)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2016-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2015)
• Budget Amount: ¥10,140,000 (Direct Cost: ¥7,800,000、Indirect Cost: ¥2,340,000); Fiscal Year 2015: ¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000); Fiscal Year 2014: ¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000)
• Keywords: TDP-43 / リン酸化 / 凝集体 / カゼインキナーゼ

Outline of Annual Research Achievements

前頭側頭葉変性症（FTLD-TDP）や筋萎縮性側索硬化症（ALS）の患者脳などに見られるユビキチン陽性の細胞内異常凝集体の主要な構成タンパク質としてTDP-43が同定された。患者脳に蓄積したTDP-43はユビキチン化および異常リン酸化を受けていることが知られているが、どのようなキナーゼがTDP-43の細胞内蓄積に関与するかは不明である。本研究では、TDP-43の細胞内蓄積を促進させるキナーゼの同定を目的とした。SH-SY5Y細胞を用いて、これまでにTDP-43の異常リン酸化に関与することが報告されている種々のキナーゼとTDP-43を共発現させて、TDP-43リン酸化抗体を用いた生化学および免疫組織化学的解析を行った。その結果、Casein kinase 1δ（CK1δ）のC末端部分を欠いた活性型CK1δの共発現により、TDP-43の核から細胞への局在変化および細胞質蓄積が顕著に認められた。またプラスミド由来のTDP-43だけでなく、内在性TDP-43も細胞質で蓄積した。さらにTDP-43と活性型CK1δの共発現を経時的に観察したところ、リン酸化TDP-43が蓄積した後で断片化が生じることが判明した。またこれらの変化は活性型CK1δ に依存的であり、キナーゼ活性を欠く変異型CK1δではこの様な変化は見られなかった。さらに、プロテオミクス手法により、変異型CK1δの発現により生じたTDP-43凝集体のリン酸化部位を同定し、そのリン酸化部位変異体では野生型に比べて蓄積量が減少することを見いだした。以上の結果は、活性型CK1δのキナーゼ活性に依存して細胞内でTDP-43が局在変化および蓄積することを示しており、TDP-43の細胞内蓄積の新たなメカニズムを示している。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Chorea as a clinical feature of the basophilic inclusion body disease subtype of fused-in-sarcoma-associated frontotemporal lobar degeneration. (2016)
  • Author(s): Kawakami I, Kobayashi Z, Arai T, Yokota O, Nonaka T, Aoki N, Niizato K, Oshima K, Higashi S, Katsuse O, Hosokawa M, Hasegawa M, Akiyama H.
  • Journal Title: Acta Neuropathol Commun Volume: 4 Issue: 1 Pages: 36-36
  • DOI: 10.1186/s40478-016-0304-9
  • NAID: 120007135517
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Templated aggregation of TDP-43 by seeding with TDP-43 peptide fibrils. (2016)
  • Author(s): Shimonaka S, Nonaka T, Suzuki G, Hisanaga SI, Hasegawa M
  • Journal Title: J. Biol. Chem. Volume: 291 Pages: 8896-8907
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Gain-of-function profilin 1 mutations linked to familial amyotrophic lateral sclerosis cause seed-dependent intracellular TDP-43 aggregation. (2016)
  • Author(s): Tanaka Y, Nonaka T, Suzuki G, Kametani F, Hasegawa M.
  • Journal Title: Human Molecular Genetics Volume: 25 Issue: 7 Pages: 1420-33
  • DOI: 10.1093/hmg/ddw024
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Phosphorylation of TAR DNA-binding Protein of 43 kDa (TDP-43) by Truncated Casein Kinase 1δ Triggers Mislocalization and Accumulation of TDP-43. (2016)
  • Author(s): Nonaka T, Suzuki G, Tanaka Y, Kametani F, Hirai S, Okado H, Miyashita T, Saitoe M, Akiyama H, Masai H and Hasegawa M.
  • Journal Title: J. Biol. Chem. Volume: 291 Pages: 5473-5483
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Interplay between TDP-43 and docosahexaenoic acid-treated processes in amyotrophic lateral sclerosis. (2016)
  • Author(s): Cacabelosa D, Ayalaa V, Belen Granado-Serranoa A, Jove M, Torresa P, Boadaa J, Cabre R, Ramirez-Nuneza O, Gonzaloa H, Soler-Canterob A, Carlos Enrique Serranoa J, Josep Bellmunta M, Paz Romerob M, Jose Motilvab M, Nonaka T, Hasegawa M, Ferrerd I, Pamplonaa R, and Portero-Otin M.
  • Journal Title: Neurobiol. Dis. Volume: 88 Pages: 148-160
  • DOI: 10.1016/j.nbd.2016.01.007
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Neurodegeneration in Frontotemporal Lobar Degeneration and Motor Neurone Disease associated with expansions in C9orf72 is not associated with aggregated forms of dipeptide repeat proteins. (2016)
  • Author(s): Davidson Y, Robinson AC, Troakes C, Smith B, Al-Saraj S, Shaw C, Rollinson S, Masuda-Suzukake M, Suzuki G, Nonaka T, Pickering-Brown S, Snowden JS, Hasegawa M, Mann DMA.
  • Journal Title: Neuropathol Appl Neurobiol. Volume: 42 Issue: 3 Pages: 242-254
  • DOI: 10.1111/nan.12292
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Biochemical classification of tauopathies by immunoblot, protein sequence and mass spectrometric analyses of sarkosyl-insoluble and trypsin-resistant tau. (2016)
  • Author(s): Taniguchi-Watanabe S, Arai T, Kametani F, Nonaka T, Masuda-Suzukake M, Tarutani A, Murayama S, Saito Y, Arima K, Yoshida M, Akiyama H, Robinson A, Mann DM, Iwatsubo T, Hasegawa M.
  • Journal Title: Acta Neuropathol. Volume: 131(2) Issue: 2 Pages: 267-280
  • DOI: 10.1007/s00401-015-1503-3
  • NAID: 120007128537
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Inositol Hexakisphosphate Kinase 2 Promotes Cell Death in Cells with Cytoplasmic TDP-43 Aggregation. (2015)
  • Author(s): Nagata E, Nonaka T, Moriya Y, Fujii N, Okada Y, Tsukamoto H, Itoh J, Okada C, Satoh T, Arai T, Hasegawa M, Takizawa S.
  • Journal Title: Mol Neurobiol. Volume: - Issue: 8 Pages: 5377-5383
  • DOI: 10.1007/s12035-015-9470-1
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Extracellular association of APP and tau fibrils induces intracellular aggregate formation of tau. (2015)
  • Author(s): Takahashi M, Miyata H, Kametani F, Nonaka T, Akiyama H, Hisanaga SI, Hasegawa M.
  • Journal Title: Acta Neuropathol. Volume: 129 Issue: 6 Pages: 895-907
  • DOI: 10.1007/s00401-015-1415-2
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] αシヌクレイン凝集体のプリオン様性質 (2015)
  • Author(s): 野中隆，長谷川成人
  • Journal Title: 細胞 Volume: 47 Pages: 20-23
• [Journal Article] Pathological alpha-synuclein propagates through neural networks (2014)
  • Author(s): Masuda-Suzukake M, Nonaka T, Hosokawa M, Kubo M, Shimozawa A, Akiyama H, Hasegawa M
  • Journal Title: Acta Neuropathol Commun Volume: 2 Issue: 1 Pages: 88-88
  • DOI: 10.1186/preaccept-1296467154135944
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Distinct pathways leading to TDP-43-induced cellular dysfunctions. (2014)
  • Author(s): Yamashita M, Nonaka T, Hirai S, Miwa A, Okado H, Arai T, Hosokawa M, Akiyama H, Hasegawa M.
  • Journal Title: Hum Mol Genet. Volume: 23 Issue: 16 Pages: 4345-56
  • DOI: 10.1093/hmg/ddu152
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] TDP-43 (2014)
  • Author(s): 野中隆，長谷川成人
  • Journal Title: 神経内科 Volume: 81 Pages: 630-636
• [Journal Article] 神経変性における細胞内TDP-43凝集体の意義の解明 (2014)
  • Author(s): 野中隆
  • Journal Title: 遺伝子医学MOOK Volume: 26 Pages: 67-71
• [Journal Article] TDP-43の神経細胞間伝播 (2014)
  • Author(s): 野中隆
  • Journal Title: 医学のあゆみ Volume: 250 Pages: 513-515
• [Journal Article] 患者脳に蓄積したTDP-43のプリオン様性質 (2014)
  • Author(s): 野中隆，長谷川成人
  • Journal Title: Dementia Japan Volume: 28 Pages: 28-34
• [Presentation] A novel link between C9ORF72 expansion and phosphorylated TDP-43 aggregation. (2015)
  • Author(s): Takashi Nonaka, Genjiro Suzuki, Fuyuki Kametani and Masato Hasegawa
  • Organizer: SFN2015
  • Place of Presentation: Chicago(米国）
  • Year and Date: 2015-10-17
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] C9ORF72変異型ジペプチドリピート発現によるリン酸化TDP-43の細胞内蓄積 (2015)
  • Author(s): 野中 隆、鈴木元治郎、亀谷富由樹、長谷川成人
  • Organizer: 第34回日本認知症学会
  • Place of Presentation: リンクステーションホール青森（青森県青森市）
  • Year and Date: 2015-10-02
• [Presentation] 患者脳に出現する異常タンパク質凝集体の細胞間伝播：神経変性疾患の新たな発症メカニズムの可能性 (2015)
  • Author(s): 野中 隆
  • Organizer: 第45回日本神経精神薬理学会・第37回日本生物学的精神医学会・合同年会
  • Place of Presentation: タワーホール船堀(東京都江戸川区）
  • Year and Date: 2015-09-26
  • Invited
• [Presentation] 患者脳内で不溶化したTDP-43のプリオン様性質 (2015)
  • Author(s): 野中 隆，長谷川成人
  • Organizer: 第15回日本蛋白質科学会年会
  • Place of Presentation: あわぎんホール（徳島県徳島市）
  • Year and Date: 2015-06-26
  • Invited
• [Presentation] 認知症関連タンパク質のプリオン様性質と細胞モデル (2014)
  • Author(s): 野中隆
  • Organizer: 第33回日本認知症学会学術集会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川県，横浜市）
  • Year and Date: 2014-11-29
  • Invited
• [Presentation] APP 発現によるタウ蓄積の亢進 (2014)
  • Author(s): 高橋宗聖，野中隆，久永真市，長谷川成人
  • Organizer: 第33回日本認知症学会学術集会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川県，横浜市）
  • Year and Date: 2014-11-29
• [Presentation] TDP-43のC末端領域の凝集に関わる配列の同定 (2014)
  • Author(s): 下中翔太郎，，野中隆，久永真市，長谷川成人
  • Organizer: 第33回日本認知症学会学術集会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川県，横浜市）
  • Year and Date: 2014-11-29
• [Presentation] Prion-like properties of pathological TDP-43 aggregates from diseased brains. (2014)
  • Author(s): Takashi Nonaka
  • Organizer: Neuroscience 2014
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川県，横浜市）
  • Year and Date: 2014-09-11
  • Invited
• [Presentation] Treatment of cells expressing APP with tau fibrils induces intracellular aggregate formation of tau (2014)
  • Author(s): Takahashi M, Nonaka T, Kametani F, Hisanaga S, Hasegawa M
  • Organizer: Alzheimer's Association International Conference (AAIC2014)
  • Place of Presentation: Copenhagen（Denmark）
  • Year and Date: 2014-07-16
• [Presentation] Phosphorylation of TDP-43 by casein kinase 1 delta facilitates mislocalization and intracellular aggregate formation of TDP-43 (2014)
  • Author(s): Takashi Nonaka, Hisao Masai, Masato Hasegawa
  • Organizer: Alzheimer's Association International Conference (AAIC2014)
  • Place of Presentation: Copenhagen（Denmark）
  • Year and Date: 2014-07-15
• [Presentation] 神経変性疾患の患者脳に蓄積する異常タンパク質の解析 (2014)
  • Author(s): 野中隆
  • Organizer: 第14回日本蛋白質科学会
  • Place of Presentation: ワークピア横浜・横浜産貿ホール マリネリア（神奈川県，横浜市）
  • Year and Date: 2014-06-25
  • Invited
• [Remarks] 認知症プロジェクトホームページ
  • URL: http://www.igakuken.or.jp/dementia/index.html