2016 Fiscal Year Annual Research Report
The mechanism of cytotoxicity from ALS-linked Profilin 1 mutations
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15K18370
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| Research Institution | Tokyo Metropolitan Institute of Medical Science |
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Principal Investigator |
田中 良法 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, 研究員 (00747933)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | プロフィリン１ / TDP-43 / ALS / アグリソーム / LC3 / prion |
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| Outline of Annual Research Achievements |
孤発性及び多くの家族性筋萎縮性硬化症(ALS)では、界面活性剤不溶性でリン酸化された病的なTDP-43が蓄積する。病的なTDP-43はプリオン病の原因である異常プリオンのように、正常なTDP-43を異常型に変化する性質があることが知られている。しかし、この病的なTDP-43の蓄積がいつ、どのように始まるのか明らかとなっていない。本研究では、近年家族性ALSの原因として同定されたプロフィリン１遺伝子(PFN1)の変異が病的なTDP-43の蓄積に与える影響について解析を行った。
細胞に変異型PFN1を発現させると、ユビキチン及びp62陽性の界面活性剤不溶性のPFN1凝集体を細胞質内に形成し、その一部にTDP-43が共局在した。PFN1凝集体は他にも、オートファジーを誘導する因子LC3を捕捉して、LC3の脂質修飾を阻害していた。また、プロテアソームの阻害により形成されるアグリソーム様の構造物が、変異型PFN1を発現した細胞では形成されなかった。変異型PFN1とTDP-43を共発現した細胞では、TDP-43の蓄積が亢進し、リン酸化TDP-43の蓄積が認められた。TDP-43の部分欠損体を用いた解析から、C末端側のプリオン様領域が変異型PFN1の発現によるTDP-43の蓄積亢進に必要であることが明らかとなった。さらに、PFN1変異体を発現させた細胞から得られた界面活性剤不溶性画分をシードとしてTDP-43発現細胞に導入すると、TDP-43の不溶化が亢進し、細胞内にリン酸化されたTDP-43が蓄積した。
以上の結果から、ALSの原因となる変異によって凝集したPFN1は、TDP-43を細胞質内で捕捉すること、さらには、捕捉したTDP-43の構造変化を促すことで、TDP-43のシード依存的な蓄積を誘起するという新たなALS発症メカニズムが示唆された。以上の結果は、国際的な学術誌である「Human Molecular Genetics」に掲載された。
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