2019 Fiscal Year Research-status Report
パーキンソン病原因遺伝子がα-synuclein凝集・伝搬に関わる分子機序の解明
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19K07830
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| Research Institution | Juntendo University |
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Principal Investigator |
井下 強 順天堂大学, 医学(系)研究科(研究院), 特任助教 (20601206)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | パーキンソン病 / 神経科学 / 小胞輸送 / LRRK2 / αシヌクレイン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
神経変性疾患の一つパーキンソン病(PD)は、中脳黒質ドーパミン神経におけるαシヌクレインの凝集・伝播を病理的特徴とする。しかし、その凝集機構は未解明である。そのためPDの早期発見・治療のためにαシヌクレイン凝集機構の解明が求められている。
LRRK2は、キナーゼとして働き小胞輸送に関わる遺伝子であり、その変異はPDの原因となる。申請者らは、ショウジョウバエモデルを用いてLRRK2と他のPD遺伝子の遺伝的相関を調べ、LRRK2と複数のPD原因遺伝子との関連を見出した。LRRK2の機能欠失や病原性変異体の発現は、シナプスにおいてリソソームやシナプス小胞の輸送に関わるsmall GTPase, Arl8の蓄積を引き起こす。そこで、Arl8蓄積部位におけるαシヌクレインの局在を解析するため、αシヌクレインの取り込み実験を行った。その結果、Arl8蓄積部位におけるαシヌクレインの蓄積を確認し、Arl8蓄積機構とαシヌクレイン蓄積機構の関連が示唆された。
αシヌクレイン蓄積の原因として、αシヌクレインの分解異常やシナプスからの輸送、放出異常が考えられる。そこで、クロロキン処理によりリソソーム機能を低下させるとシナプスにおけるArl8蓄積が生じていた。一方、シナプス小胞の放出に関わるSyntaxin1Aの発現抑制を行った場合も、Arl8蓄積が確認できており、リソソーム機能の低下やシナプス小胞放出異常によるαシヌクレイン蓄積の可能性が考えられる。そこで、αシヌクレインが局在するリソソームの機能を解析するため、pH感受性色素と結合させたαシヌクレインを作製した。このαシヌクレインの取り込み実験により、αシヌクレインを取り込むリソソームの機能を解析する予定である。また、分子遺伝学的手法によりαシヌクレインを過剰発現させ、シナプス小胞放出を抑制することでαシヌクレイン蓄積が亢進するかを解析する。
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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
αシヌクレイン蓄積機構の解析を進めており、それに関わることが予想されるLRRK2機能欠失により生じるArl8蓄積シナプスでのαシヌクレイン蓄積が確認できている。さらに、リソソーム機能の異常やシナプス小胞放出異常によるArl8の蓄積も確認できている。こうした機構がαシヌクレイン蓄積の原因となる可能性が考えられるため、どちらが原因となるかを確認するための実験として、リソソーム機能の評価に使えるpH感受性色素とαシヌクレインの結合タンパク質の作製も終わっている。また、外部からαシヌクレインを取り込ませるだけでなく、分子遺伝学的手法によるαシヌクレイン過剰発現が可能な系統も作製しており、次年度の実験を直ぐに進められる状況にある。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、αシヌクレイン蓄積の原因特定のため、pH感受性色素を結合させたαシヌクレインの取り込み実験を行う。また、シナプス小胞放出異常とαシヌクレイン蓄積の関連の解析には、αシヌクレイン過剰発現とSyntaxin1A発現抑制の組み合わせによるαシヌクレイン蓄積の有無を解析する。リソソーム機能異常が原因であった場合には、LRRK2やLRRK2と遺伝的相関のある他のPD遺伝子の欠失や病原性変異体発現時のリソソーム機能の解析を進め、PD遺伝子によるリソソーム機能制御機構の解析をすすめる。一方、シナプス小胞放出異常がαシヌクレイン蓄積の原因であった場合は、シナプス小胞放出に関わりLRRK2によりリン酸化を受けるGTPase, Rab3の動態とαシヌクレイン蓄積の関連の解析を進め、シナプス小胞放出以上に関わる分子機構を明らかにする。また、αシヌクレイン蓄積には、軸索輸送が関わる可能性も考えられるため、蛍光ラベルしたαシヌクレインの軸索輸送の生体イメージングも検討している。
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| Causes of Carryover |
購入予定であった遺伝子組み換え体や抗体などを他研究者などから分譲されたため、経費が少なくなった。
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