2014 Fiscal Year Annual Research Report
Project Area | Prevention of brain protein aging and dementia |
Project/Area Number |
26117004
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Research Institution | National Center for Geriatrics and Gerontology |
Principal Investigator |
高島 明彦 独立行政法人国立長寿医療研究センター, 分子基盤研究部, 部長 (00154774)
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Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
久永 眞市 首都大学東京, 理工学研究科, 教授 (20181092)
宮坂 知宏 同志社大学, 生命医科学部, 准教授 (90342857)
池川 雅哉 同志社大学, 生命医科学部, 教授 (60381943)
石垣 診祐 名古屋大学, 医学系研究科, 特任助教 (40378170)
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Project Period (FY) |
2014-06-27 – 2019-03-31
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Keywords | タウタンパク質 / Aβ / 老化 / 認知症 / 脳機能 / 凝集 / リン酸化 / 神経細胞死 |
Outline of Annual Research Achievements |
この研究計画では認知症の神経原線維変化として知られる細胞内凝集体の構成成分であるタウタンパク質に注目し、その生理的役割から加齢に伴うタンパク質の生化学的変化、凝集に至るカスケードを明らかにし、認知症に至る機構を解明することを目的として、下記項目を遂行した。 ①マウスタウとヒトタウの双方を認識する抗体を3種類(anti-tauN (rabbit polyclonal), RTM38, RTM53(いずれも rat monoclonal))、ヒトタウを特異的に認識する抗体を3種類、作成した。これらの抗体を用いて、内在性に発現するタウは軸索に存在するが、過剰発現するとsomatodendriteに発現する事を示した。 ②FUSがタウのalternative splicingに関与し4Rタウ増大が起こる事に注目し、タウKOマウスの両側海馬に蛍光タグ標識をしたヒトRD3 (0N3R), RD4(0N4R)を発現するAAV (AAV9)をそれぞれ導入し、4Rタウ、3Rタウの役割を明らかにした。 ③Phos-tag法を用いたタウのリン酸化解析法を確立し、アルツハイマー病(AD)モデルマウスとヒト脳タウのリン酸化について解析を行った。 ④タウ凝集阻害剤の検討からCys残基を化学修飾する事で毒性タウ形成が阻害される事を示した。詳細な検討からタウ凝集初期では、Cysを介したジスルフィド結合が主となってオリゴマー形成に寄与していることを明らかにした。 ⑤APP Tgマウス(J20)が対照マウスと比べて、前頭前野の神経活動の低下と海馬の過活動が起きているという結果を基に質量分析顕微鏡解析を行い、神経活動変化と共に変化する分子群を得た。
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Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度2回の計画班内のミーティングを行い、互いの研究進捗、アイデアを共有し、タウタンパク質の生理機能、リン酸化から凝集に至る機構を明らかにするための相補的な共同研究が進められ、研究に必要な抗体作成とそのスクリーニングによって特異抗体を得ることで研究の進展が見られた。石垣、高島らの結果は論文に投稿中であり、その他の研究についてもまとまり次第、論文化することを進めており、これまでのところ概ね順調に進展している。
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Strategy for Future Research Activity |
①タウisoform (RD3およびRD4)をGFPおよびmCheryで蛍光タグ標識をしたヒトRD3, RD4を発現するAAVを、タウKOマウスの両側海馬に導入したタウisoform特異的海馬発現モデルおよびタウisoform (RD3およびRD4)特異的knock-inマウスを樹立し、その神経細胞内分布を解析する。これらのマウスについて高次機能解析をMnMRI解析と共に解析する。 ②脳組織を対象とした、正常内在性タウの微細局在、存在様式の解析法を構築し、マウス脳やヒト剖検脳におけるタウの局在を解析する。この結果を基にタウの軸索局在機構を明らかにする。 ③APPマウスにおいて海馬過活動が観察され、この過活動にタウが関与する。今年度、イメージングマススペクトロメトリー法によりタウに関係する海馬過活動の鍵となる分子を見出し、Aβからタウタンパク質老化の分子機構を解明する。この海馬過活動は老齢マウスでも観察されておりAβは老化因子の一つと考えることが出来る。Aβ以外のタウタンパク質老化につながる脳老化因子を海馬過活動に注目して検索する。 ④タウ凝集阻害剤の検討からタウタンパク質のCys残基が毒性タウオリゴマーを形成する最初のステップであることを見出した。しかしながらCys残基のみではタウオリゴマー形成を説明出来ないため、他の結合部位について検討を行い、毒性タウ形成機序を明らかにする。この毒性機序を解明するため培養神経細胞にinducible vectorによっていくつかのオリゴマーを形成する変異タウを発現させ、神経細胞死を引き起こす株細胞の構築とその機構を明らかにする。 ⑤タウタンパク質のリン酸化状態を解析するためのPhos-tag法を用いて、それぞれのタウisoformのリン酸化と凝集の関係を明らかにしタウタンパク質老化の初期過程を検討する。
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Research Products
(54 results)
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[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, S., Hasegawa, M.
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Journal Title
Acta Neuropathol.
Volume: in press
Pages: in press
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] How Does the Ca2+-paradox Injury Induce Contracture in the Heart? ―A Combined Study of the Intracellular Ca2+ Dynamics and Cell Structures in Perfused Rat Hearts―2015
Author(s)
Mani, H., Tanaka, H., Adachi, T., Ikegawa, M., Ping Dai, Fujita, N., Takamatsu T.
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Journal Title
Acta Histochem Cytochem
Volume: 48
Pages: 1-8
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] FUS regulates AMPA receptor function and FTLD/ALS-associated behavior via GluA1 mRNA stabilization.2015
Author(s)
Udagawa T, Fujioka Y, Tanaka M, Honda D, Yokoi S, Riku Y, Ibi D, Nagai T, Yamada K, Watanabe H, Katsuno M, Inada T, Ohno K, Sokabe M, Okado H, Ishigaki S*, Sobue G*.
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Journal Title
Nat Commun.
Volume: in press
Pages: in press
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] LMTK1 regulates dendritic formation by regulating movement of Rab11A-positive endosomes.2014
Author(s)
Takano, T., Urushibara, T., Yoshioka, N., Saito, T., Fukuda, M., Tomomura, M., Hisanaga, S.
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Journal Title
Mol Biol. Cell
Volume: 25
Pages: 1755-1768
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Preferential targeting of p39-activated Cdk5 to Rac1-induced lamellipodia.2014
Author(s)
Ito, Y., Asada, A., Kobayashi, H., Takano, T., Sharma, G., Saito, T., Ohta, Y., Amano, M., Kaibuchi, K., Hisanaga, S.
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Journal Title
Mol Cell Neurosci.
Volume: 61
Pages: 34-45
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Phosphorylation of Cdk5 at Tyr15 is inhibited by Cdk5 activators and does not contribute to the activation of Cdk5.2014
Author(s)
Kobayashi, H., Saito, T., Sato, K., Furusawa, K., Hosokawa, T., Tsutsumi, K., Asada, A., Kamada, S., Ohshima, T., Hisanaga, S.
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Journal Title
J. Biol. Chem.
Volume: 289
Pages: 19627-19636
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Filamin acts as a key regulator in epithelial defence against transformed cells.2014
Author(s)
Kajita, M., Sugimura K., Ohoka, A., Burden, J., Suganuma, H., Ikegawa, M., Shimada, T., Kitamura, T., Shindoh, M., Ishikawa, S., Yamamoto, S., Saitoh, S., Yako, Y., Takahashi, R., Okajima, T., Kikuta, J., Maijima, Y., Ishii, M., Tada, M., Fujita, Y.
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Journal Title
Nature Communications
Volume: 5
Pages: 4428
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Presentation] Proteomic Mass Imaging of Pancreas from Type 2 Diabetes (T2D) Rat Model2015
Author(s)
Noriyuki Iwasaki, Kei Masuyama, Hiroshi Wakazono, Takashi Nirasawa, Hirofumi Fujigaya, Masumi Higashiyama, Daisuke Hibi, Mayu Shukutani, Yuki Kuzuhara, Hiroyuki Yanagi, Masaya Ikegawa
Organizer
63rd ASMS Conference on Mass Spectrometry and Allied Topics.
Place of Presentation
St. Louis, USA
Year and Date
2015-05-31 – 2015-06-04
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[Presentation] New insights in tau phosphorylation obtained by Phos-tag SDS-PAGE analysis.2014
Author(s)
Kimura, T., Hatsuta, H., Masuda-Suzukake, M., Ishiguro, K., Akiyama, H., Murayama, S., Hasegawa, M., Hisanaga, S.
Organizer
第57回日本神経化学会大会
Place of Presentation
奈良市
Year and Date
2014-09-29 – 2014-09-29
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[Presentation] The involvement of glial cells in FUS-related ALS/FTLD pathology -FUS knock-down glial cells have a neurotrophic effect.-2014
Author(s)
Yusuke Fujioka, Shinsuke Ishigaki, Takashi Shiromizu, Tsuyoshi Udagawa, Satoshi Yokoi, Daiyu Honda, Kensuke Ikenaka, Masahisa Katsuno, Takeshi Tomonaga, and Gen Sobue
Organizer
The 37th annual Meeting of the Japan Neuroscience Society
Place of Presentation
Yokohama, Japan
Year and Date
2014-09-11 – 2014-09-13
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[Presentation] Plasma proteomic biomarker strategy in a porcine hepatectomy model.2014
Author(s)
Kohta Iguchi, Masaya Ikegawa, Etsuro Hatano, Takashi Nirasawa, Noriyuki Iwasaki, Tomohito Sakai, Kenya Yamanaka, Motohiko Sato, Gen Yamamoto, Tatsuya Okamoto, Yosuke Kasai, Kojiro Taura, Kei Tashiro, Shinji Uemoto.
Organizer
International Mass Spectrometry Conference,
Place of Presentation
Geneva, Switzerland
Year and Date
2014-08-29 – 2014-08-29
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[Presentation] Phosphorylation of Drebrin by Cyclin-dependent kinase 5 and Its Role in Neuronal Migration.2014
Author(s)
Tanabe, K., Yamazaki, H., Inaguma, Y., Asada, A., Kimura, T., Takahashi, J., Taoka, M., Ohshima, T., Furuichi, T., Isobe, T., Nagata, K., Shirao, T., Hisanaga, S.
Organizer
第12回アジア太平洋神経化学会
Place of Presentation
台湾
Year and Date
2014-08-25 – 2014-08-25
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[Presentation] New aspects of tau phosphorylation obtained by Phos-tag SDS-PAGE.2014
Author(s)
Kimura, T., Hosokawa, T., Tsutsumi, K., Masuda-Suzukake, M., Hosokawa, M., Ishiguro, K., Akiyama, H., Murayama, S., Hasegawa, M., Hisanaga, S.
Organizer
第12回アジア太平洋神経化学会
Place of Presentation
台湾
Year and Date
2014-08-24 – 2014-08-24
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