加齢によるオートファジー不全の原因解明とその制御による神経変性疾患の治療法開発

2019 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 19K07987
• Research Institution: Tokyo Metropolitan Institute of Medical Science
• Principal Investigator: 鈴木 マリ 公益財団法人東京都医学総合研究所, 運動・感覚システム研究分野, 主任研究員 (20455405)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: オートファジー / ショウジョウバエ

Outline of Annual Research Achievements

研究代表者は神経変性疾患の治療法としてオートファジーの活性化が有望であると考え、オートファジー抑制タンパク質Rubiconに着目した。本研究の一つ目の課題は、RubiconとVps34の相互作用を阻害する低分子化合物の同定である。Rubiconは全長972アミノ酸の比較的大きな膜蛋白質であるため、スクリーニングに用いる精製蛋白質の調製が困難であることが予想された。そこで、RubiconはRUNドメインを介してVps34と相互作用する（Sun Q et al., J Biol Chem 2011）との報告を基に、RUNドメインのみを相互作用スクリーニングに用いることが可能であるか検討した。前提条件としてRubiconの生理機能発現にRUNドメインが必須であるかを確認するため、野生型またはRUNドメインを欠くRubiconを過剰発現するショウジョウバエを作製してPolyQ病モデルに対する影響を評価した。その結果、予想に反して、RUNドメインを欠くRubiconも野生型Rubiconと同様の作用を示すことが明らかとなった。以上から、化合物スクリーニングには全長Rubicon精製蛋白質を用いることが必要であることが示唆された。本研究のもう一つの課題は、加齢に伴いRubicon発現量が増加するメカニズムを解明することである。加齢に伴うRubiconの翻訳後修飾変化を検討するためには若齢および加齢個体のRubicon蛋白質の精製が必要であるが、保有している自作抗体では精製が困難である。そこで、HAタグ付きRubiconを発現するショウジョウバエを用いて、内在のRubiconと同様にmRNA量の変化を伴わず蛋白質量が増加することを確認した。

Current Status of Research Progress

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

Reason

おおむね当初の予定に沿って研究を進めることができているため。

Strategy for Future Research Activity

今後も当初の研究計画に従い本研究課題を推進する予定である。

Causes of Carryover

本年度中に１）薬剤スクリーニング用の検出試薬キットと化合物ライブラリーの購入、２）精製Rubiconの翻訳後修飾解析の外注に至らなかったため、当該支出分を次年度に使用する。

Research Products

• [Journal Article] Arylsulfatase A, a genetic modifier of Parkinson’s disease, is an α-synuclein chaperone. (2019)
  • Author(s): Lee JS, Kanai K, Suzuki M, Kim WS, Yoo HS, Fu YH, Kim DK, Jung BC, Choi M, Oh KW, Li Y, Nakatani M, Nakazato T, Sekimoto S, Funayama M, Yoshino H, Kubo S, Nishioka K, Sakai R, Ueyama M, Mochizuki H, Lee HJ, Sardi SP, Halliday GM, Nagai Y, Lee PH, Hattori N, Lee SJ
  • Journal Title: Brain Volume: 142 Pages: 2845-2859
  • DOI: 10.1093/brain/awz205
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Glycolaldehyde induces sensory neuron death through activation of the c-Jun N-terminal kinase and p-38 MAP kinase pathways. (2019)
  • Author(s): Akamine T, Takaku S, Suzuki M, Niimi N, Yako H, Matoba K, Kawanami D, Utsunomiya K, Nishimura R, Sango K
  • Journal Title: Histochemistry and cell biology Volume: 153 Pages: 111-119
  • DOI: https://doi.org/10.1007/s00418-019-01830-3
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Suppression of autophagic activity by Rubicon is a signature of aging. (2019)
  • Author(s): Nakamura S, Oba M, Suzuki M, Takahashi A, Yamamuro T, Fujiwara M, Ikenaka K, Minami S, Tabata N, Yamamoto K, Kubo S, Tokumura A, Akamatsu K, Miyazaki Y, Kawabata T, Hamasaki M, Fukui K, Sango K, Watanabe Y, Takabatake Y, Kitajima TS, Okada Y, Mochizuki H, Isaka Y, Antebi A, Yoshimori T
  • Journal Title: Nature communications Volume: 10 Pages: 847
  • DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-019-08729-6
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] E46K mutant α-synuclein is more degradation resistant and exhibits greater toxic effects than wild-type α-synuclein in Drosophila models of Parkinson's disease. (2019)
  • Author(s): Sakai R, Suzuki M, Ueyama M, Takeuchi T, Minakawa E, Hayakawa H, Baba K, Mochizuki H, Nagai Y
  • Journal Title: PloS one Volume: 14 Pages: e0218261
  • DOI: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0218261
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Lipids as trans-acting effectors for α-synuclein in the pathogenesis of Parkinson’s disease (2019)
  • Author(s): Ikenaka K, Suzuki M, Mochizuki H, Nagai Y
  • Journal Title: Frontiers in Neuroscience Volume: 13 Pages: Article 693
  • DOI: https://doi.org/10.3389/fnins.2019.00693
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] 食餌制限が神経変性疾患モデルショウジョウバエの神経変性を改善する分子メカニズムの解明. (2020)
  • Author(s): 鈴木マリ, Anne-Marie Neumann, 斉藤勇二, 藤掛伸宏, 和田圭司, 三五一憲, 永井義隆
  • Organizer: 第34回日本糖尿病・肥満動物学会年次学術集会
• [Presentation] Proteostasis in aging and neurodegenerative diseases. (2019)
  • Author(s): Suzuki M.
  • Organizer: NEURO2019（第42回日本神経科学大会・第62回日本神経化学会大会）
  • Invited
• [Presentation] ショウジョウバエを用いた神経変性疾患研究. (2019)
  • Author(s): 鈴木マリ
  • Organizer: 第789回九州大学生体防御医学研究所セミナー
  • Invited
• [Presentation] Dietary yeast restriction attenuates polyglutamine toxicity via insulin-like signaling and immune signaling in Drosophila (2019)
  • Author(s): Suzuki M, Neumann A-M, Saitoh Y, Fujikake N, Wada K, K. Sango K, Nagai Y
  • Organizer: 49th Annual Meeting of Society for Neuroscience
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Knockdown of Rubicon, a negative regulator of autophagy, suppresses polyglutamine-induced toxicity in Drosophila. (2019)
  • Author(s): Oba M, Nagai Y, Fukui K, Sango K, Suzuki M
  • Organizer: 49th Annual Meeting of Society for Neuroscience
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Therapeutic effects of Rubicon knockdown in a Drosophila model of polyglutamine disease. (2019)
  • Author(s): Suzuki M*, Oba M, Nagai Y, Fukui K, Sango K
  • Organizer: Keystone Symposia “Neurodegenerative Diseases: New Insights and Therapeutic Opportunities”
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] ポリグルタミン病モデルショウジョウバエの神経症状はオートファジー抑制因子Rubiconの発現抑制により改善する. (2019)
  • Author(s): 大場柾樹, 永井義隆, 福井浩二, 三五一憲, 鈴木マリ
  • Organizer: 首都大学東京バイオコンファレンス2019
• [Presentation] オートファジー抑制蛋白質Rubiconの発現抑制は野生型ショウジョウバエの寿命を延長させる. (2019)
  • Author(s): 大場柾樹, 永井義隆, 福井浩二, 三五一憲, 鈴木マリ
  • Organizer: 第29回日本病態生理学会大会
• [Presentation] ポリグルタミン病モデルショウジョウバエの神経症状はオートファジー抑制蛋白質Rubiconの発現抑制により改善する. (2019)
  • Author(s): 大場柾樹, 永井義隆, 福井浩二, 三五一憲, 鈴木マリ
  • Organizer: 第9回認知症研究を知る若手研究者の集まり
• [Remarks] （公財）東京都医学総合研究所 糖尿病性神経障害プロジェクトホームページ
  • URL: http://www.igakuken.or.jp/diabetic/