2017 Fiscal Year Annual Research Report
Identification of ALS linked FUS mutant induced pathological mechanism by genome-wide gene expression analyses
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15K07918
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
中矢 正 北海道大学, 薬学研究院, 助教 (50374559)
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2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | FUS / R495X / RNA-seq / CLIP-seq / Ribo-seq |
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| Outline of Annual Research Achievements |
核内タンパク質FUSをコードするFUS遺伝子の変異は筋萎縮性側索硬化症(ALS)を引き起こすことが知られている。しかしながら、その発症分子機構は明らかではない。本研究では患者由来変異R495X変異体を用いて、疾患発症に関わる分子機構の解明を目指している。昨年度までに得られたRNA-seq, CLIP-seq, Ribo-seqのデータ解析結果から、R495X変異体の発現によってミトコンドリア機能に関連した遺伝子群のタンパク質合成量が減少していることを見出した。CLIP-seqの結果から、これら遺伝子群はR495Xの標的となっていることが分かったが、RNA-seqの結果から、そのRNA発現量は変化していないことが分かった。これらのことから、R495Xは細胞質内において、標的RNAの翻訳過程の異常を引き起こしていることが考えられた。その機能が細胞に与える影響を明らかとするため、ミトコンドリアの形態を解析した結果、R495X発現によってミトコンドリアのサイズが縮小していることを見出した。この異常がR495XのRNA結合によることを検証するため、R495XのRNA結合領域に変異を導入したR495X4FL変異体を作成、発現させたところ、ミトコンドリア機能関連タンパク質量の減少が有意に抑制された。更に、ミトコンドリアの縮小化も抑制されていた。古くからALS患者の神経細胞ではミトコンドリアの異常が見出されており、FUS以外のALS原因因子がミトコンドリアの機能異常を引き起こすことが報告されてきた。本研究では、これらと同様にFUSR495X変異体もまた、ミトコンドリアの異常を引き起こすことを明らかとした。このことは、様々なALS原因因子の発症の分子機構に共通性を見出していることを示唆する。今後詳細な作用機序を明らかにすることで、発症分子機構の全容解明に繋がると考えている。
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