前頭側頭型認知症における「RNA代謝リレー障害」仮説の実証

2022 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 20H03602
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 森 康治 大阪大学, 大学院医学系研究科, 講師 (40775318)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: C9orf72 / 近位ビオチン化法 / 前頭側頭葉変性症 / RNA結合タンパク質

Outline of Annual Research Achievements

C9orf72リピート伸長変異は家族性前頭側頭葉変性症（前頭側頭型認知症）および筋萎縮性側索硬化症の主要な原因遺伝子変異である。C9orf72リピート伸長変異ではイントロン領域におけるGGGGCCリピートの異常伸長が認められ、このリピートはセンス鎖方向、アンチセンス鎖方向の両方向性に転写され、リピート関連開始コドン非依存性翻訳（RAN翻訳）と呼ばれる特殊な翻訳により病原性のジペプチドリピートタンパク質へと翻訳される。我々はこれまでGGGGCCリピートRNA結合タンパク質であるhnRNPA3がリピートRNAの代謝を促進することを見出してきた。APEX2は近位ビオチン化法にしばしば用いられる遺伝子改変酵素の一つで、過酸化水素とビオチンフェノールの存在下において、極近傍に存在する物質をビオチン標識するが、野生型hnRNPA3およびRNA結合ドメインに変異を有するhnRNPA3のカルボキシ末端にアスコルビン酸ペルオキシダーゼ（APEX2）を付加したプラスミドを作成し、hnRNPA3-APEX2を培養細胞にトランスフェクションし、近位ビオチン化法によりhnRNPA3の近隣に位置する物質を網羅的にビオチン化した。そしてビオチン標識されたタンパク質を質量分析法により網羅的に同定した。令和４年度はこれらの因子がhnRNPA3によるGGGGCCリピートRNA代謝に関与している可能性について機能解析を行い、有望な因子を同定した。当該因子をノックダウンするとGGGGCC リピートRNAによるRNA fociが増加し、逆に当該因子を過剰発現するとRNA fociは減少した。C9orf72リピート変異保持者由来の繊維芽細胞で当該因子をノックダウンすると同様にRNA fociが増加した。成果の一部については、日本神経化学会や日本認知症学会、ADPD2023学会で報告した。現在、論文投稿準備中である。

Research Progress Status

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Int'l Joint Research] Ludwig-Maximilians University Munich/DZNE(ドイツ)
  • Country Name: GERMANY
  • Counterpart Institution: Ludwig-Maximilians University Munich/DZNE
• [Journal Article] Repeat-associated non-AUG translation in neuromuscular diseases: mechanisms and therapeutic insights (2023)
  • Author(s): Fujino Yuzo、Mori Kohji、Nagai Yoshitaka
  • Journal Title: The Journal of Biochemistry Volume: 173 Pages: 273～281
  • DOI: 10.1093/jb/mvad012
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Characteristics of very late-onset schizophrenia-like psychosis classified with the biomarkers for Alzheimer’s disease: a retrospective cross-sectional study (2023)
  • Author(s): Satake Yuto、Kanemoto Hideki、Taomoto Daiki、Suehiro Takashi、Koizumi Fuyuki、Sato Shunsuke、Wada Tamiki、Matsunaga Keiko、Shimosegawa Eku、Gotoh Shiho、Mori Kohji、Morihara Takashi、Yoshiyama Kenji、Ikeda Manabu
  • Journal Title: International Psychogeriatrics Volume: - Pages: 1～14
  • DOI: 10.1017/S1041610222001132
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] RNA Dysmetabolism and Repeat-Associated Non-AUG Translation in Frontotemporal Lobar Degeneration/Amyotrophic Lateral Sclerosis due to C9orf72 Hexanucleotide Repeat Expansion (2023)
  • Author(s): Kohji Mori、Shiho Gotoh、Ryota Uozumi、Tesshin Miyamoto、Shoshin Akamine、Yuya Kawabe、Shinji Tagami、Manabu Ikeda
  • Journal Title: JMA Journal Volume: 6 Pages: 1-15
  • DOI: 10.31662/jmaj.2022-0160
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Therapeutic reduction of GGGGCC repeat RNA levels by hnRNPA3 suppresses neurodegeneration in <i>Drosophila</i> models of <i>C9orf72</i>-linked ALS/FTD (2023)
  • Author(s): Taminato Tomoya、Takeuchi Toshihide、Ueyama Morio、Mori Kohji、Ikeda Manabu、Mochizuki Hideki、Nagai Yoshitaka
  • Journal Title: Human Molecular Genetics Volume: 32 Pages: 1673～1682
  • DOI: 10.1093/hmg/ddac298
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Drug screen in iPSC-Neurons identifies nucleoside analogs as inhibitors of (G4C2)n expression in C9orf72 ALS/FTD (2022)
  • Author(s): Czuppa M、Dhingra A、Zhou Q、Schludi C、Koenig L、Scharf E、Farny D、Dalmia A、Taeger J、Castillo-Lizardo M、Katona E、Mori K、Aumer T、Schelter F、Mueller M、Carell T、Kalliokoski T、Messinger J、Rizzu P、Heutink P、Edbauer D
  • Journal Title: Cell Reports Volume: 39 Pages: 110913～110913
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2022.110913
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Biological basis and psychiatric symptoms in frontotemporal dementia (2022)
  • Author(s): Mori Kohji、Ikeda Manabu
  • Journal Title: Psychiatry and Clinical Neurosciences Volume: 76 Pages: 351～360
  • DOI: 10.1111/pcn.13375
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Arginine-rich dipeptide repeat proteins inhibit the activity of the RNA exosome complex and promote the accumulation of C9ORF72 expanded hexanucleotide repeat RNA (2023)
  • Author(s): Kohji Mori, Yuya Kawabe, Tomoko Yamashita, Shiho Gotoh, Manabu Ikeda
  • Organizer: AD/PD2023, Gothenburg, Sweden
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Suppression of a novel RAN translation regulator reduce poly-GA DPR expression in a cellular model of C9orf72 FTLD/ALS (2023)
  • Author(s): Shiho Gotoh, Kohji Mori, Tesshin Miyamoto, Ryota Uozumi, Tomoko Yamashita, Yuya Kawabe, Shoshin Akamine, Tsubasa Omi, Shizuko Kondo, Yoshitaka Nagai, Manabu Ikeda
  • Organizer: AD/PD2023,Gothenburg, Sweden
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Proximity labelling proteomics identified a novel molecule in the C9orf72 repeat RNA degradation pathway in FTLD/ALS (2023)
  • Author(s): Ryota Uozumi, Kohji Mori, Shiho Gotoh, Tesshin Miyamoto, Shizuko Kondo, Tomoko Yamashita, Shoshin Akamine, Yuya Kawabe, Manabu Ikeda
  • Organizer: AD/PD2023, Gothenburg, Sweden
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] C9orf72変異型前頭側頭型認知症・筋萎縮性側索硬化症におけるリピート伸長関連病態について (2023)
  • Author(s): 森康治
  • Organizer: 老年・認知症ミーティング 2023.3.17 オンライン
  • Invited
• [Presentation] siRNA-knockdown screening for potential RAN translation modulators in cellular models of C9orf72 FTLD/ALS (2022)
  • Author(s): Kohji Mori, Shiho Gotoh, Ryota Uozumi, Tesshin Miyamoto, Shizuko Kondo, Tomoko Yamashita, Yuya Kawabe, Shoshin Akamine, Yoshitaka Nagai, Manabu Ikeda
  • Organizer: International Society for Frontotemporal Dementias (ISFTD2022), 2-5th Nov, 2022, Paris & Lille, France
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Functional analysis of a potential RAN translation regulator in C9orf72 FTLD/ALS (2022)
  • Author(s): Shiho Gotoh, Kohji Mori, Tesshin Miyamoto, Ryota Uozumi, Tomoko Yamashita, Yuya Kawabe, Shoshin Akamine, Tsubasa Omi, Shizuko Kondo, Yoshitaka Nagai, Manabu Ikeda
  • Organizer: International Society for Frontotemporal Dementias (ISFTD2022), 2-5th Nov, 2022, Paris & Lille, France
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 日本認知症学会学会賞受賞講演 C9orf72リピート伸長による前頭側頭葉変性症の分子病態 (2022)
  • Author(s): 森康治
  • Organizer: 第41回日本認知症学会/第37回日本老年精神医学会 合同開催, 2022.11.25-27, 東京
  • Invited
• [Presentation] C9orf72 FTLD/ALS関連RAN翻訳修飾因子の機能解析 (2022)
  • Author(s): 後藤志帆 森康治 宮本哲愼 魚住亮太 山下智子 赤嶺祥真 近江翼 近藤志都子 河邉有哉 永井義隆 池田学
  • Organizer: 第41回日本認知症学会/第37回日本老年精神医学会 合同開催, 2022.11.25-27, 東京
• [Presentation] C9orf72-FTLD/ALSにおけるGGGGCC リピートRNA分解促進因子の同定 (2022)
  • Author(s): 魚住亮太, 森康治, 後藤志帆, 宮本哲愼, 近藤志都子, 山下智子, 河邉有哉, 池田学
  • Organizer: 第41回日本認知症学会/第37回日本老年精神医学会 合同開催, 2022.11.25-27, 東京
• [Presentation] 精神科認知症コホートにおけるNOTCH2NLC遺伝子GGCリピート長の解析 (2022)
  • Author(s): 宮本 哲愼, 森 康治, 魚住 亮太, 後藤 志帆, 山下 智子, 近藤 志都子, 赤嶺 祥真, 佐竹祐人, 佐藤 俊介, 鐘本 英輝, 吉山 顕次, 山本 美都子, 工藤 喬, 森原 剛史, 池田 学
  • Organizer: 第41回日本認知症学会/第37回日本老年精神医学会 合同開催, 2022.11.25-27, 東京
• [Presentation] FCoordination of RAN translation in FTLD/ALS causing C9orf72-GGGGCC repeat. (FTLD/ALS関連C9orf72遺伝子異常伸長リピートにおけるRAN翻訳の調整メカニズム) (2022)
  • Author(s): Shiho Gotoh, Kohji Mori, Tomoko Yamashita, Ryota Uozumi, Tesshin Miyamoto, Shizuko Kondo, Tsubasa Omi, Yuya Kawabe, Yoshitaka Nagai, Manabu Ikeda
  • Organizer: 第45回日本神経科学大会／第65回日本神経化学会大会／第32回日本神経回路学会大会 2022.6.30-7.3 沖縄
• [Presentation] Proximity labelling proteomics identified a molecule which promotes degradation of FTLD/ALS causing C9orf72 repeat RNA （近接依存性標識法によるC9orf72リピートRNA分解促進因子の同定） (2022)
  • Author(s): Ryota Uozumi, Kohji Mori, Shiho Gotoh, Tesshin Miyamoto, Shizuko Kondo, Tomoko Yamashita, Yuya Kawabe, Manabu Ikeda
  • Organizer: 第45回日本神経科学大会／第65回日本神経化学会大会／第32回日本神経回路学会大会 2022.6.30-7.3 沖縄
• [Presentation] （シンポジウム）前頭側頭葉変性症におけるRNA-翻訳研究 RNA-translation research in frontotemporal lobar degeneration (2022)
  • Author(s): 森 康治
  • Organizer: 第45回日本神経科学大会／第65回日本神経化学会大会／第32回日本神経回路学会大会 2022.6.30-7.3 沖縄
  • Invited
• [Presentation] （シンポジウム）精神医学の到達点と展望 前頭側頭型認知症の生物学的基盤と精神症状 (2022)
  • Author(s): 森康治, 池田学
  • Organizer: 第118回日本精神神経学会学術総会 2022.6.9、福岡
  • Invited
• [Presentation] ワークショップ「動的溶液環境が駆動する天然変性タンパク質の自己凝縮過程」 Production and aggregation of intrinsically disordered proteins in neurodegenerative diseases 天然変性タンパク質の産生・凝集と神経変性疾患 (2022)
  • Author(s): 森 康治
  • Organizer: 第22回日本蛋白質科学会年会 2022.6.9、つくば国際会議場、茨城
  • Invited