2017 Fiscal Year Research-status Report
LRRK2によるリソソーム恒常性維持機構およびパーキンソン病との関連
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16K07039
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
桑原 知樹 東京大学, 大学院医学系研究科(医学部), 特任助教 (10533903)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | LRRK2 / リソソーム / Rabタンパク質 / リン酸化 / パーキンソン病 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
これまでに、パーキンソン病病因遺伝子産物LRRK2が過積載により肥大化したリソソーム上に速やかにリクルートされることを見出していた。近年、キナーゼであるLRRK2の生理的基質として複数のRabファミリー低分子量Gタンパク質が報告されたことから、本年度はリソソームストレス負荷時におけるRabタンパク質群の細胞内局在についてファミリーワイドな解析を試みた。その結果、LRRK2の基質であるRab8aおよびRab10がLRRK2のキナーゼ活性依存的に肥大化リソソーム膜上にリクルートされることを見出した。Rab8aやRab10のリン酸化部位のアラニン置換体はリソソーム膜上にリクルートされないことから、LRRK2によるリン酸化がリソソーム膜上への局在化に必須であるものと考えられた。また、細胞へのリソソームストレス負荷がLRRK2によるRab10リン酸化を顕著に誘導することも見出した。一方、LRRK2のリソソームへの局在化を上流で制御する因子としてLRRK2との相互作用が示唆されていたRab7L1を同定した。
さらにLRRK2やRabの局在変化がリソソームの機能や形態に与える効果を検討した結果、リソソームストレス負荷時にLRRK2とRab8aがリソソームの肥大化を抑制すること、LRRK2とRab10がリソソーム内容物の細胞外への放出を促進することをそれぞれ見出した。以上より、LRRK2はリソソームストレスに応答して基質Rabのリン酸化と局在変化を引き起こすことでリソソームの恒常性維持に働くものと考えられた。
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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
LRRK2によるリソソーム恒常性維持のメカニズムとして、複数の基質Rabタンパク質がリン酸化と局在変化を介して階層的・差次的に働くことを明らかにした。またLRRK2とRab7L1の機能的関係については論文として発表し（Fujimoto et al, BBRC 2018）、リン酸化Rab8aやRab10を介したリソソームストレス応答機構についても論文投稿を果たした。以上の進捗状況は当初の計画におおむね沿うものである。
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| Strategy for Future Research Activity |
LRRK2によるリン酸化を介したRabのリソソームへの局在化機構について詳細を詰める。具体的には、Rabの局在を主に決定すると考えられるグアニンヌクレオチド交換因子やRabの機能発揮に重要なエフェクター分子等の関与について検討するとともに、Rabのリン酸化がこれらの因子との相互作用やRab自身の膜結合に果たす役割についても検討を加える。
またマウス個体やヒト細胞・組織を用いた解析も合わせて進め、パーキンソン病発症機構との関連解明を目指す。
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| Causes of Carryover |
（理由）これまで培養細胞を用いた実験に集中的に取り組んできたため、マウス個体やヒト細胞・組織を用いた実験を次年度に多く行うこととした。また培養細胞実験についても解析する分子の数が今後増えると見込まれるため、必要経費を繰り越す必要性が生じた。
（使用計画）パーキンソン病連鎖変異型LRRK2を発現するBAC Tgマウスや、パーキンソン病患者由来ヒト血球系細胞、脳組織切片を用いて、リソソームやRabタンパク質の変化について解析を進める。リソソームストレスを負荷した培養細胞においてRab8aやRab10のGEF, GAP, GDI, エフェクター分子などの関与を明らかにしていく。
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Research Products
(5 results)
