The analyses of pathomechanisms of ALS and its development of therapeutic strategy by using Drosophila model.

2018 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 16K19519
• Research Institution: Kyoto Prefectural University of Medicine
• Principal Investigator: 東 裕美子 京都府立医科大学, 医学(系)研究科(研究院), 特任助教 (00453093)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: 筋萎縮性側索硬化症 / ショウジョウバエ / 遺伝学 / 神経変性疾患 / FUS / FIG4

Outline of Annual Research Achievements

今年度我々は家族性ALSの原因遺伝子であるFused in Sarcoma(FUS)のショウジョウバエホモログであるCabeza(Caz)のノックダウンモデルと家族性ALSの危険因子でありCharcot-Marie-Tooth(CMT)病の原因遺伝子であるFactor-induced-Gene4(FIG4)のショウジョウバエホモログであるdFIG4のノックダウンモデルを用いて、複数のALSの病態に関わる因子に共通して作用する遺伝子を探索しALSの病因に関わる共通経路を見出すことを目的とした。
(1) ALSの危険因子であり、CMTの原因遺伝子であるFIG4のショウジョウバエホモログdFIG4のノックダウンモデルを我々は樹立している(Exp Neurol. 2016 Mar;277:86-95)。引き続き行っている遺伝学的スクリーニングから、dFIG4モデルの表現型を修飾する新たな遺伝子としてHippo (hpo) (ヒトホモログMST)を同定した。HpoはdFIG4モデルで認められる運動障害、神経変性、リソソームの拡大などの表現型を改善することを明らかにし報告した。
(2) Cazのloss-of-functionモデルで観察される成虫複眼の形態異常を指標とした遺伝学的スクリーニングから、Cazと相互作用する新たな遺伝子hpoを同定した。我々の結果では、hpoの機能を低下させるとcazの機能喪失によって引き起こされる複眼の形態異常、運動能力低下、神経筋接合部におけるsynaptic branch及びsynaptic boutonの減少が改善した。さらに、hpoの機能を低下させることにより、核内で低下したCazが、再び核内で部分的に機能していることを免疫組織学的及びタンパク化学的分析により明らかにした。他結果を合わせALSの病因に関わる重要な共通分子としてMSTを見出し報告した。

Research Products

• [Journal Article] Hippo, Drosophila MST, is a novel modifier of motor neuron degeneration induced by knockdown of Caz, Drosophila FUS. (2018)
  • Author(s): Azuma Y, Tokuda T, Kushimura Y, Yamamoto I, Mizuta I, Mizuno T, Nakagawa M, Ueyama M, Nagai Y, Iwasaki Y, Yoshida M, Pan D, Yoshida H, Yamaguchi M.
  • Journal Title: Exp Cell Res Volume: 371 Pages: 311-321
  • DOI: 10.1016/j.yexcr.2018.08.001.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Loss-of-function mutation in Hippo suppressed enlargement of lysosomes and neurodegeneration caused by dFIG4 knockdown. (2018)
  • Author(s): Kushimura Y, Azuma Y, Mizuta I, Muraoka Y, Kyotani A, Yoshida H, Tokuda T, Mizuno T, Yamaguchi M.
  • Journal Title: Neuroreport Volume: 29 Pages: 856-862
  • DOI: 10.1097/WNR.0000000000001044.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] verexpression of ter94, Drosophila VCP, improves motor neuron degeneration induced by knockdown of TBPH, Drosophila TDP-43. (2018)
  • Author(s): Kushimura Y, Tokuda T, Azuma Y, Yamamoto I, Mizuta I, Mizuno T, Nakagawa M, Ueyama M, Nagai Y, Yoshida H, Yamaguchi M.
  • Journal Title: Am J Neurodegener Dis Volume: 7 Pages: 11-31
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] NPM-hMLF1 fusion protein suppresses defects of a Drosophila FTLD model expressing the human FUS gene. (2018)
  • Author(s): Yamamoto I, Azuma Y, Kushimura Y, Yoshida H, Mizuta I, Mizuno T, Ueyama M, Nagai Y, Tokuda T, Yamaguchi M.
  • Journal Title: Sci Rep Volume: 8 Pages: 11291
  • DOI: 10.1038/s41598-018-29716-9.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Genetic screening of the genes interacting with Drosophila FIG4 identified a novel link between CMT-causing gene and long noncoding RNAs. (2018)
  • Author(s): Muraoka Y, Nakamura A, Tanaka R, Suda K, Azuma Y, Kushimura Y, Lo Piccolo L, Yoshida H, Mizuta I, Tokuda T, Mizuno T, Nakagawa M, Yamaguchi M.
  • Journal Title: Exp Neurol Volume: 310 Pages: 1-13
  • DOI: 10.1016/j.expneurol.2018.08.009.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Novel Drosophila model for mitochondrial diseases by targeting of a solute carrier protein SLC25A46. (2018)
  • Author(s): Suda K, Ueoka I, Azuma Y, Muraoka Y, Yoshida H, Yamaguchi M.
  • Journal Title: Brain Res Volume: 1689 Pages: 30-44
  • DOI: 10.1016/j.brainres.2018.03.028.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Novel roles of Drosophila FUS and Aub responsible for piRNA biogenesis in neuronal disorders. (2018)
  • Author(s): Wakisaka K.T, Tanaka R, Hirashima T, Muraoka Y, Azuma Y, Yoshida H, Tokuda T, Asada S, Suda K, Ichiyanagi K, Ohno S, Itoh M, Yamaguchi M.
  • Journal Title: Brain Res Volume: 1708 Pages: 207-219
  • DOI: 10.1016/j.brainres.2018.12.028. Epub 2018 Dec 19.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] The loss-of-function mutation of Hippo improves enlargement of lysosome and neurodegeneration caused by dFIG4 knockdown. (2018)
  • Author(s): Kushimura Y, Azuma Y, Mizuta I, Muraoka Y, Kyotani A, Yoshida H, Tokuda T, Mizuno T, Yamaguchi M.
  • Organizer: 16th Asian Oceanian Congress of Neurology.
• [Presentation] ショウジョウバエCMT原因遺伝子dFIG4と遺伝学的に相互作用する遺伝子の同定. (2018)
  • Author(s): 村岡夕香,中村綾,田中領,須田晃治郎,東裕美子,櫛村由紀恵, Luca Lo Piccolo,吉田英樹, 水田依久子,徳田隆彦,水野敏樹,山口政光.
  • Organizer: 第41回日本分子生物学会
• [Presentation] ALSモデルバエにおけるpiRNA産生に応答した，ショウジョウバエFUSとAubの新規の役割. (2018)
  • Author(s): 脇坂啓子, 田中領,平島智貴,村岡夕香,東裕美子, 吉田英樹, 徳田隆彦, 浅田賢志, 須田晃治郎, 伊藤雅信, 山口政光.
  • Organizer: 第41回日本分子生物学会
• [Book] Drosophila models of human diseases. Masamitsu Yamaguchi Editor (chapter 6 Amyotrophic Lateral Sclerosis model) (2018)
  • Author(s): Azuma Y, Mizuta I, Tokuda T, and Mizuno T.
  • Total Pages: 301 (chapter 6: 17)
  • Publisher: Springer
  • ISBN: 978-981-13-0528-3