ミトコンドリア分子CHCHD2の疾患特異的変異体の性状解析

2021 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 20K07361
• Research Institution: Juntendo University
• Principal Investigator: 孟 紅蕊 順天堂大学, 医学部, 非常勤助教 (90736498)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: ミトコンドリア / α-Synuclein / ショウジョウバエ / Ca2+ / 筋萎縮性側索硬化症 / パーキンソン病

Outline of Annual Research Achievements

晩発性パーキンソン病(PD) 原因遺伝子CHCHD2 は、ミトコンドリアタンパク質をコードする。さらに筋萎縮性側索硬化症（ALS）患者からCHCHD2 の変異を見出しており、ALS の発症機序においてもCHCHD2 が関わっている可能性が推測された。本課題では、PD 型、ALS 型のCHCHD2変異体の性状解析を行い、両変異の差異・共通点をショウジョウバエモデルと培養細胞を組み合わせて明らかにする。
まずALS型、PD型CHCHD2をそれぞれショウジョウバエの成虫運動神経に発現させ、ミトコンドリアへの局在性を解析した。ALS型変異体は、すでに若年である5日齢でミトコンドリア局在性を喪失した。一方、PD型は部分的に局在性を喪失していた。同様の傾向は、中枢ドーパミン神経ミトコンドリアでも観察され、ALS型変異体は機能喪失型変異である可能性が示唆された。次ぎにALSの病態に関与する可能性のあるCa2+の動態について解析した。ミトコンドリアは細胞質に流入した高濃度のCa2+を緩衝し、神経をCa2+毒性から保護することが示唆されている。細胞質特異的GCaMP6あるいはミトコンドリア特異的GCaMP6を老齢の成虫ハエ（30日齢）ドーパミン神経にて発現させ、電気刺激後のCa2+流入を観察した。その結果、ALS型変異体では細胞質へのCa2+の急峻なピークが見られた。それに対応して、ミトコンドリアへのCa2+の取り込みが低下していた。一方、PD型変異ハエでは、電気刺激後の細胞質のCa2+のピークは野生型に類似していた。これらの結果から、ALS型変異体を発現する運動神経では過剰なCa2+流入が起こり、過興奮による神経毒性が生じる可能性が示唆された。

Current Status of Research Progress

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

Reason

ハエモデルでのALS型、PD型CHCHD2の比較は概ね完了し、追加データの取得と論文化の準備を進めている。

Strategy for Future Research Activity

老齢ハエで異常がみられたCHCHD2 ALS型変異体のCa2+の動態について、加齢の影響があるかどうかを明らかにするため若年ハエ（5-7日齢）での測定を実施する。培養細胞のデータでも、CHCHD2のミトコンドリア局在性の変化を見出しており、これらをまとめて、論文化を進める。

Causes of Carryover

差額は１万円以下と少額であり、大きな使用計画の変更はない。