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

2021 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 19K07830
• Research Institution: Juntendo University
• Principal Investigator: 井下 強 順天堂大学, 大学院医学研究科, 非常勤助教 (20601206)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: パーキンソン病 / 神経科学 / 小胞輸送 / LRRK2

Outline of Annual Research Achievements

神経変性疾患パーキンソン病（以下PD)の関連遺伝子8個の機能解析を行い、神経伝達物質の放出に関わる有芯小胞の動態制御に関わることを明らかにしている。ショウジョウバエモデルを用い、PD原因遺伝子LRRK2やAuxilin, Vps35、リスク遺伝子INPP5Fの欠失を組み合わせることで、有芯小胞などの酸性オルガネラの細胞内輸送に関わるsmall GTPase, Arl8の動態異常が生じることを明らかにした。神経細胞においては、有芯小胞はArl8を介して順行性でシナプス終末へ軸索輸送され、神経伝達物質放出後は、逆行性軸索輸送で細胞体へ運ばれる。LRRK2の欠失体では、Arl8がシナプス終末に集積していることが確認され、電子顕微鏡の超微細構造観察においても有芯小胞の集積が確認された。こうしたArl8の集積は、AuxilinやINPP5F, Vps35の過剰発現で改善することから、複数のPD関連遺伝子が協働して有芯小胞の動態制御を担っていることが示唆された。PD患者の剖検脳では、PDの病理的特徴であるリン酸化シヌクレインの凝集が観察されるが、Arl8が共局在している頻度がコントロールの剖検脳に比べ有意に高く、リン酸化シヌクレイン動態とArl8動態の相関が推察できる。
ショウジョウバエモデルのLRRK2欠失体のArl8軸索輸送の詳細な解析は、Arl8の順行輸送が亢進していることを示しており、モータータンパク質キネシンの活性やキネシンモーターと有芯小胞の結合にLRRK2が関わることが示唆された。現在、LRRK2がキネシンモーターとArl8, 有芯小胞の結合や活性に関わる分子に与える影響を生化学的手法による量的、質的な解析により調べ、LRRK2欠失による神経機能の生理学的影響の解析を進めている。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

LRRK2欠失体が示す神経機能への影響解析を進めている。Arl8や有芯小胞の局在や超微細構造観察では、異常を確認できているが、生理学的手法での解析において電気生理学的記録では有意な影響が得られず、生体イメージングの解析に変更したためやや遅れている。

Strategy for Future Research Activity

LRRK2欠失体の神経機能の生理レベルでの解析を計画し、電気生理学的手法での記録を行ったが、有芯小胞の動態を直接的に解析するには至っていない。そこで、有芯小胞の放出時に蛍光強度変化を生じる遺伝子組み換え体を利用し、生体イメージングによる解析を進めている。生理レベルでの解析終了後は、論文として投稿する。