2019 Fiscal Year Research-status Report
リソソームストレスにより誘導されるLRRK2活性化機構の解明と創薬への応用
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19K07816
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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), 特任講師 (10533903)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | LRRK2 / リソソーム / Rab / リン酸化 / パーキンソン病 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
パーキンソン病病因キナーゼLRRK2は細胞内においてRab10のThr73残基をリン酸化する。これまでに、リソソーム指向性薬剤であるクロロキンを培養細胞に処理するとLRRK2によるRab10リン酸化が顕著に亢進することを見出していた。本年度はまず、臨床応用されている薬剤のうちクロロキンと同様にリソソーム指向性を有するものとして抗うつ薬、抗がん剤、局所麻酔薬など10種類を選別し、Rab10リン酸化に与える影響を評価した。その結果、多くの薬剤の処理がRab10リン酸化の亢進をもたらすこと、同時に、LRRK2のリソソームへの局在化とLRRK2活性依存的なリソソーム内容物の細胞外放出を促進させることを見出した。意外なことに、これらの薬剤処理は細胞内におけるLRRK2酵素活性そのものは増大させず、LRRK2とRab10の細胞内における近接を促進させることが判明した。これらの知見はRab10リン酸化が必ずしもLRRK2の酵素活性を反映しないことを示すと同時に、リソソームへの過積載が普遍的に細胞内Rab10リン酸化を亢進させることを示すものである。
また、本研究では既知のLRRK2相互作用因子Rab29（別称Rab7L1）との関係についても解析し、リソソーム過積載の上流においてRab29がLRRK2の酵素活性上昇に寄与すること、その際にRab29自身もリン酸化を受けることを明らかにした。以上より、LRRK2によるRab10リン酸化の亢進はRab29とリソソーム過積載によって段階的に引き起こされることが示唆された。
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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
細胞内におけるLRRK2活性化からRab10リン酸化に至る分子機構について、Rab29（Rab7L1）とリソソーム過積載が段階的に寄与することを明らかにした。ここまでの研究成果は論文として投稿準備中である。また本研究に関連して、リソソームにおけるLRRK2とRabリン酸化の役割についての総説を発表するとともに（Kuwahara and Iwatsubo, Front Neurosci 2020）、リソソームストレスがLRRK2と関連の深いタウタンパク質の細胞外放出に与える効果を明らかにし発表した（Tanaka et al, Front Neurosci 2019）。また、LRRK2のリソソームへのリクルートに関わる分子群の役割や、LRRK2が関わるリソソーム内容物の細胞外放出メカニズムについても解析が進んでいる。以上より、研究はおおむね順調に進展しているものと判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
LRRK2活性化の分子機構について、上流因子Rab29のリン酸化やオートファジー関連因子群の関与など我々が独自に見出しつつある知見に焦点を当て解析を進める。またRab10リン酸化やリソソーム内容物の細胞外放出を指標とした網羅的なLRRK2活性測定系を立ち上げ、LRRK2活性化を担う因子群のさらなる同定を試みる。リソソーム過積載時にLRRK2がリソソーム内容物の細胞外放出を引き起こす分子メカニズムの詳細についても解析を進める。
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| Causes of Carryover |
今年度はLRRK2活性化機構について培養細胞を用いた薬理学的実験に集中して取り組んだため、より費用がかかるLRRK2活性調節因子の網羅的探索実験については次年度以降に行うこととした。また、米国の学会への参加をとりやめ、次年度以降に参加することとした。
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