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2018 Fiscal Year Annual Research Report

小胞体・ミトコンドリア膜間領域の破綻に基づくALS病態の統合的理解

Research Project

Project/Area Number 17H04986
Research InstitutionNagoya University

Principal Investigator

渡邊 征爾  名古屋大学, 環境医学研究所, 助教 (70633577)

Project Period (FY) 2017-04-01 – 2021-03-31
Keywords筋萎縮性側索硬化症 / 小胞体・ミトコンドリア膜間領域 / σ1受容体 / SOD1
Outline of Annual Research Achievements

本年度は、昨年度の研究において樹立した小胞体・ミトコンドリア膜間領域(MAM)の破綻を可視化・定量化する培養細胞系(Nuro2a + pMAMtracker-Luc/Green)を用いて、家族性ALS原因遺伝子におけるMAMへの影響を検討した。その結果、検討した20種類の家族性ALS原因遺伝子のうち、半数をこえる12種類(TDP-43, TUBA4Aなど)でMAMの減少が認められ、7種類では変わらず、残り3種類では逆にMAMの増強が見られた。興味深いことに、MAMの増加が見られたALS原因遺伝子ではいずれも機能喪失(loss-of-function)による発症機序が想定されており、全体の3/4で病態におけるMAMの破綻が関与していることが考えられ、以上のことから、MAMの破綻はALSにおいて広く共通した病態である可能性が示唆された。特に、FUS、MATR3、VCPの各遺伝子については、野生型は正常なMAMの形成能を示す一方で、ALSを引き起こす変異体では特異的にMAMの減少が見られた。従って、これらの遺伝子においては、より直接的にMAMの破綻が病態と結びついている可能性が高いと考えられた。また、σ1受容体に人工改変ペルオキシダーゼ(APEX2)を融合して発現する系を構築し、これを用いてMAM近傍に局在する分子を特異的かつ網羅的に標識することが可能であることを確認した。次年度は、上記で同定された各ALS原因遺伝子がどのような分子機序でMAMの破綻を引き起こすのかを明らかにするため、この系を用いてMAMの破綻に関与する候補分子の同定を目指す計画である。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

本年度は研究計画にあったとおり、樹立したMAM破綻の定量化および可視化の系とALS原因遺伝子発現ライブラリーを用いて、MAMの破綻が多くのALS原因遺伝子で共通して引き起こされることを明らかに出来た。さらに、σ1受容体とAPEX2との融合タンパク質の発現系および、それを用いたMAMタンパク質の網羅的標識の系を樹立することによって、MAMの破綻に関与する候補分子同定のための準備を完了することができた。従って、概ね順調に進展しているものと考えられる。引き続き、MAM破綻の分子機序解明に向けて解析を進める計画である。

Strategy for Future Research Activity

本年度は、さきに樹立したMAMに局在する分子の網羅的な標識の系を用いて、質量分析法によりMAMに局在してMAM破綻に関与すると考えられる候補分子の同定を目指す。候補分子が絞り込めた後、siRNAを用いたノックダウンとMAM破綻のスクリーニング系を組み合わせて、候補分子の中で実際にMAMの構造維持に重要な分子を明らかにする。また、ALS原因遺伝子には過剰発現によってMAMを増強する分子が存在することが明らかとなった。

  • Research Products

    (9 results)

All 2019 2018

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 2 results) Presentation (7 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results)

  • [Journal Article] A copper-deficient form of mutant Cu/Zn-superoxide dismutase as an early pathological species in amyotrophic lateral sclerosis2018

    • Author(s)
      Tokuda Eiichi、Nomura Takao、Ohara Shinji、Watanabe Seiji、Yamanaka Koji、Morisaki Yuta、Misawa Hidemi、Furukawa Yoshiaki
    • Journal Title

      Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Molecular Basis of Disease

      Volume: 1864 Pages: 2119~2130

    • DOI

      10.1016/j.bbadis.2018.03.015

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Innate immune adaptor TRIF deficiency accelerates disease progression of ALS mice with accumulation of aberrantly activated astrocytes2018

    • Author(s)
      Komine Okiru、Yamashita Hirofumi、Fujimori-Tonou Noriko、Koike Masato、Jin Shijie、Moriwaki Yasuhiro、Endo Fumito、Watanabe Seiji、Uematsu Satoshi、Akira Shizuo、Uchiyama Yasuo、Takahashi Ryosuke、Misawa Hidemi、Yamanaka Koji
    • Journal Title

      Cell Death & Differentiation

      Volume: 25 Pages: 2130~2146

    • DOI

      10.1038/s41418-018-0098-3

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Disruption of mitochondria-associated membranes in amyotrophic lateral sclerosis.2019

    • Author(s)
      Watanabe S
    • Organizer
      Japan-UK Neuroscience Symposium 2019
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Mice deficient of C-terminal domain of TDP-43 develop age-dependent motor dysfunction via Notch1-Akt signaling pathway.2018

    • Author(s)
      Watanabe S, Nishino K, Matsuoka Y, Jin S, Komine O, Endo F, Tsuiji H, Sakimura K, Mishra A, Yamanaka K.
    • Organizer
      5th RNA Metabolism in Neurological Disease Conference
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Innate immune adaptor TRIF confers neuroprotection in ALS mice by eliminating abnormal astrocytes.2018

    • Author(s)
      Komine O, Yamashita H, Fujimori-Tonou N, Koike M, Jin S, Moriwaki Y, Endo F, Watanabe S, Uematsu S, Akira S, Uchiyama Y, Takahashi R, Misawa H, Yamanaka K
    • Organizer
      Society for Neuroscience 2018
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Intracerebroventricular administration of cystatin C extended the survival time of SOD1G93A mouse model.2018

    • Author(s)
      Watanabe S, Komine O, Endo F, Wakasugi K, Yamanaka K
    • Organizer
      the29th International Symposium on ALS/MND
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] TDP-43C末端ドメイン欠損変異体はNotch1-Akt1シグナル経路を介して加齢依存的な運動障害を引き起こす.2018

    • Author(s)
      渡邊征爾、西野晃平、松岡由理、金 世杰、小峯 起、遠藤史人、築地仁美、﨑村健司、山中宏二
    • Organizer
      第41回日本神経科学大会
  • [Presentation] ALS共通病態としての小胞体・ミトコンドリア膜間領域(MAM)破綻の検証2018

    • Author(s)
      渡邊征爾
    • Organizer
      第40回日本生物学的精神医学会 第61回日本神経化学会大会 合同年会
  • [Presentation] Screening of familial ALS/FTLD causative genes identifies mechanism of TDP43 aggregation in cultured neuronal cells.2018

    • Author(s)
      Inami H, Watanabe S, Yamanaka K.
    • Organizer
      第40回日本生物学的精神医学会 第61回日本神経化学会大会 合同年会

URL: 

Published: 2019-12-27  

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