2018 Fiscal Year Annual Research Report
ミトコンドリアにおけるＤＪ－１の機能解析からパーキンソン病の謎に迫る
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17J03737
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
小島 和華 東京大学, 新領域創成科学研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2017-04-26 – 2020-03-31
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| Keywords | パーキンソン病 / ミトコンドリア |
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| Outline of Annual Research Achievements |
「パーキンソン病の発症機構解明」という医科学研究における重要な目標達成のため、近年パーキンソン病の発症との密接な関連が報告されている「ミトコンドリア品質管理機構」に焦点を当てている。本年度は、（１）分子機能面において未解明な点が多いパーキンソン病原因因子：DJ-1のミトコンドリアとの関連性と本質的な分子機能の解析、（２）これまでの研究過程で同定された新規なミトコンドリア品質管理関連因子の機能解析 の２つを軸として研究を進めた。
（１）DJ-1の機能解析は様々な視点から行うことができるが、その中でも特に「DJ-1変異体のミトコンドリア移行」に着目して研究を行なっている。今年度は、そのシグナルのON/OFFの制御メカニズムの解明を目標とした。ミトコンドリア移行能力を持たないタンパク質にDJ-1の非典型的MTSを付加して局在を検討する実験の過程で、融合相手のタンパク質の構造安定性の違いにより、そのミトコンドリア移行度に差がでることを見出した。このことから、変異によって自身の構造不安定性が増すことにより、DJ-1自身の立体構造内部に埋もれているミトコンドリア移行シグナルが露出・機能できるようになることが示唆された。また、昨年度までに立ち上げたショウジョウバエを用いた実験系における薬剤耐性実験などを進め、DJ-1欠失系統が野生型系統に比べて高い感受性を示す未報告の薬剤を新たに見出した。
（２）これまでの研究過程で同定された新規なミトコンドリア品質管理関連因子についての機能解析を進めた。今年度は、CRISPR/Cas9システムを用いたこれらの因子の欠損細胞の作製を試み、複数クローンの樹立に成功した。
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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
本年度は、（１）分子機能面において未解明な点が多いパーキンソン病原因因子：DJ-1のミトコンドリアとの関連性と本質的な分子機能の解析、（２）これまでの研究過程で同定された新規なミトコンドリア品質管理関連因子の機能解析 の２つを軸とした。
（１）「DJ-1変異体のミトコンドリア移行」については、昨年度までに、部分欠損変異体の局在解析などの実験から、DJ-1自身のN末端配列がDJ-1のミトコンドリア移行に必須であることを突き止めていた。今年度は昨年度の結果を元に、「DJ-1の非典型的なミトコンドリア移行シグナルは、DJ-1自身の立体構造内部に埋もれており、変異導入によって構造が変化して物理的な障壁が除かれることによって、ミトコンドリア移行シグナルがONになる」という仮説を考え、実際に検証を行うことができた。また、「DJ-1の本質的な機能解析」に関しては、昨年度までに、パーキンソン病研究においてより表現型を呈しやすいことが知られているモデル生物であるショウジョウバエを用いた実験系を立ち上げていたが、今年度はその実験系を有効に活用して、DJ-1欠失系統が高い感受性を示す未報告の薬剤を新たに見出すことができた。
（２）昨年度までに、同定していた新規のミトコンドリア品質管理関連因子について、機能解析を進める上で必要な材料の作製、準備を進めることができた。中でも最も重要な材料である、「目的因子の欠損細胞」を樹立できたことは、大きな進捗であったと考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後の推進方策としては、引き続き、（１）DJ-1のミトコンドリアとの関連性と本質的な分子機能の解析 と、（２）新規なミトコンドリア品質管理関連因子の機能解析 の２つを主な軸として進めていきたい。
（１）まず「DJ-1変異体のミトコンドリア移行」に関しては、今年度までの研究で、「ミトコンドリアシグナルの有無」、「シグナルON/OFFの制御メカニズム」について検討してきた。次年度はこのプロジェクトの最終年度となるため、この現象を議論する上で最も重要なポイントである「生理的意義」について、新規の細胞内恒常性維持機構も視野に入れた仮説の検証を進め、具体的な説を提唱したいと考えている。
また、ショウジョウバエの実験においては、今年度、DJ-1欠失系統が野生型系統に比べて高い感受性を示す未報告の薬剤を新たに見出すことができたが、これが真にDJ-1の欠損による表現型であると示すためには、薬剤感受性がDJ-1の入れ戻し発現で回復するというレスキュー実験が必要である。入れ戻し発現系統の作製は、共同研究により行いたいと考えている。
（２）今年度は、同定した新規因子について、機能解析を進める上で必要な材料の作製、準備を行った。次年度は、自身の作製した目的因子欠損細胞や特異的抗体を用いて、それらの因子の機能解析を本格的に進めていく方針である。
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Research Products
(4 results)
