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2017 Fiscal Year Research-status Report

αシヌクレインを介するヒストン修飾機構の解明

Research Project

Project/Area Number 17K09745
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

菅野 直人  東北大学, 大学病院, 助教 (30509550)

Project Period (FY) 2017-04-01 – 2020-03-31
Keywordsαシヌクレイン / ヒストン修飾 / 神経分化 / 免疫沈降
Outline of Annual Research Achievements

αシヌクレインがヒストン修飾に与える影響を調べる手がかりとして、まずαシヌクレインが核内において相互作用を持つタンパクのスクリーニングを行った。具体的には培養細胞であるHEK293細胞を用い、HAタグを付加したαシヌクレインを恒常的に発現する細胞株を樹立。次いで、本細胞を大量に培養後に細胞分画を行い核分画を得た。この核分画においてEZviewビーズを用いてHAタグタンパクを回収、ついで精製。産物を非αシヌクレイン発現細胞における精製物と共にSDS-PAGEで分離、銀染色でバンドパターンの違いを確認。その上で、nanoLC-MS/MSによる網羅解析を行った。コントロールに比べSpC 5倍以上であるものを有意としたところ103の核内タンパクが同定された。そのうち転写調整に関与するものを選択し、ウェスタンブロットにおいてαシヌクレインとのinteractionを確認したところ7つに絞り込まれ、極めて興味深いことにそれらの一部は共通の経路に存在し、その中核となるのは神経発生において重要な役割を果たすある複合体であった。本複合体は神経発生の過程において、その構成タンパクに変化が生じることが知られている。構成タンパクそれぞれのタンパクに対する免疫沈降によって複合体の構成を検討したところ、αシヌクレインを神経細胞分化過程で強発現させると、複合体の構成変化が抑制されることが明らかとなった。また、この複合体にはヒストン修飾に関わる酵素が結合する事を明らかにした。同一条件下の細胞から、ヒストンのみを抽出。得られたヒストンの修飾パターンを解析したところ、αシヌクレイン存在下ではその酵素が特異的に調整するヒストン修飾に変化が観察されることが判明した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

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

Reason

核においてαシヌクレインと結合するタンパクを網羅解析したところ、複数の候補が挙がり、さらにそれらをwetの実験で裏付けることができた。αシヌクレインと結合するタンパクにはヒストン修飾因子/転写因子が含まれており、当初の予定通り本因子を鍵としてクロマチン免疫沈降へと検討を進めることができる。

Strategy for Future Research Activity

複合体に結合するヒストン修飾酵素と、実際に観察されたヒストン修飾の関わりをより深く検討していく。具体的には、修飾酵素の活生変化をマイクロプレートベースを用いin vitroベースで検討する。最終的には、変化がもたらされたヒストン修飾によって影響を受ける遺伝子転写をクロマチン免疫沈降法を駆使し解明して行く予定である。

Causes of Carryover

次年度に次世代シーケンサーによるクロマチン免疫沈降産物の受託解析が必要となり、1,000,000円程度のまとまった支出(解析費)を要するため。

  • Research Products

    (6 results)

All 2018 2017

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 1 results) Presentation (2 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results) Book (1 results)

  • [Journal Article] Parkinson’s disease-linked DNAJC13 mutation aggravates alpha-synuclein-induced neurotoxicity through perturbation of endosomal trafficking2018

    • Author(s)
      Yoshida Shun、Hasegawa Takafumi、Suzuki Mari、Sugeno Naoto、Kobayashi Junpei、Ueyama Morio、Fukuda Mitsunori、Ido-Fujibayashi Akemi、Sekiguchi Kiyotoshi、Ezura Michinori、Kikuchi Akio、Baba Toru、Takeda Atsushi、Mochizuki Hideki、Nagai Yoshitaka、Aoki Masashi
    • Journal Title

      Hum Mol Genet.

      Volume: 27 Pages: 823~836

    • DOI

      10.1093/hmg/ddy003

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] DnaJ/Hsp40 Family and Parkinson's Disease2018

    • Author(s)
      Hasegawa Takafumi、Yoshida Shun、Sugeno Naoto、Kobayashi Junpei、Aoki Masashi
    • Journal Title

      Front Neurosci.

      Volume: 11 Pages: 743~743

    • DOI

      10.3389/fnins.2017.00743

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Membrane Trafficking Illuminates a Path to Parkinson's Disease.2017

    • Author(s)
      Hasegawa T, Sugeno N, Kikuchi A, Baba T, Aoki M.
    • Journal Title

      Tohoku J Exp Med.

      Volume: 242 Pages: 63~76

    • DOI

      10.1620/tjem.242.63.

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Alpha-synuclein enhances histone H3 lysine-9 dimethylation2017

    • Author(s)
      Naoto Sugeno, Sandra Jackel, Aaron Voigt, Philipp Kahle
    • Organizer
      International Congress of Parkinson's Disease and Movement Disorders
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] α-シヌクレイン核内結合タンパクの探索2017

    • Author(s)
      菅野 直人、長谷川 隆文、小林 潤平、吉田 隼、江面 道典、菊池 昭夫、武田 篤、青木 正志
    • Organizer
      MDSJ
  • [Book] 運動失調のみかた,考えかた III-8 プリオン仮説2017

    • Author(s)
      菅野 直人、長谷川 隆文
    • Total Pages
      358 (292-299)
    • Publisher
      中外医学社
    • ISBN
      978-4-498-22890-0

URL: 

Published: 2018-12-17  

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