2020 Fiscal Year Research-status Report
グローバルな膜輸送障害に着目した先天性大脳白質形成不全症の新規細胞病態の解明
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19K08358
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| Research Institution | National Center of Neurology and Psychiatry |
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Principal Investigator |
李 コウ 国立研究開発法人国立精神・神経医療研究センター, 神経研究所 疾病研究第二部, 科研費研究員 (70621994)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | ペリツェウス・メルツバッハー病 / 髄鞘形成不全 / カルシウム枯渇 / ER-Golgi輸送 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
Pelizaeus-Merzbacher病(PMD)は先天性大脳白質形成不全の代表的な疾患である。従来、変異体の髄鞘膜蛋白質PLP1蛋白質は、過剰な小胞体ストレスによって細胞に起こるunfolded protein response（UPR）により細胞死を誘導するものと考えられて来た。しかし、UPRの細胞死シグナル経路を抑制してもPMDモデルマウスの表現型の改善をみないことなどから、UPR以外の細胞病態の介在が示唆されている。最近我々は、変異体PLP1は細胞内カルシウムの恒常性の破綻を引き起こし、変異蛋白質とは別に、グローバルな正常膜蛋白質や分泌蛋白質の輸送を障害する可能性を見出した。
この仮説を検証するため、昨年度は定量的にER-Golgi輸送の評価が出来るVSV-Gの実験系及び形態的な観察に適したmembrane GFPの実験系を確立し、変異体PLP1蛋白質がER-Golgi体輸送を障害することを示した。
本年度はこの知見を基盤として、さらにER-Golgi体輸送障害のメカニズムを解明するために、ER-Golgi体の輸送小胞(COPII小胞)の構造を解析した。その結果、変異型PLP1を発現するHeLa細胞では、COPII小胞構造蛋白質Sec24, Sec31において通常見られるPuncta状構造が消失することから、COPII 小胞の形成が障害されることが示唆された。
更に、我々は小胞体カルシウムインジケーターG-CEPIA1erを安定発現するHeLa細胞株(CEPIA-HeLa)を樹立し、変異体PLP1を強制発現したところ、CEPIA-HeLa細胞の小胞体カルシウム枯渇が確認された。
上記の結果より、変異体PLP1蛋白質がER-Golgi体輸送を障害すること及び小胞体のカルシウム枯渇を引き起こすことを明らかにした。
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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
本年度は計画通り研究を順調に進む、既に変異体PLP1蛋白質がER-Golgi体輸送を障害すること及び小胞体のカルシウム枯渇を引き起こすことを確認した。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後、変異体PLP1によるカルシウム依存的な分泌経路障害について分子機序を解明する。小胞体カルシウム濃度の恒常性維持は小胞体膜に局在するカルシウムチャネルタンパク質IP3受容体(IP3Rs)、Ryanodine 受容体 (RyRs)及びsarco/endoplasmic reticulum Ca2+-ATPase (SERCA) を介して行われている。薬理学的な実験で小胞体膜に局在するカルシウムチャネル活性を調節することによって、小胞体カルシウム濃度とER-Golgi体輸送の関連性を証明する。また変異体PLP1発現するHeLa細胞、Oli-neu細胞において、小胞体カルシウム濃度を回復できる薬剤を投与にし、グローバルな正常膜蛋白質や分泌蛋白質の輸送障害を改善できるか否かを検証する。
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[Journal Article] POLR1C variants dysregulate splicing and cause hypomyelinating leukodystrophy2020
Author(s)
Hitoshi Kashiki, Heng Li, Sachiko Miyamoto, Hiroe Ueno, Yoshinori Tsurusaki, Chizuru Ikeda, Hirofumi Kurata, Takumi Okada, Tomoyuki Shimazu, Hoseki Imamura, Yumi Enomoto, Jun-ichi Takanashi, Kenji Kurosawa, Hirotomo Saitsu, Ken Inoue
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Journal Title
Neurology Genetics
Volume: 6
Pages: 1, 7
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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