2021 Fiscal Year Research-status Report

KANSL1の新奇スプライスバリアントによるタウの樹状突起蓄積を阻害する核酸医薬

Research Project

Project/Area Number	20K15999
Research Institution	Nihon University
Principal Investigator	田中融日本大学, 薬学部, 助教 (30823702)
Project Period (FY)	2020-04-01 – 2024-03-31
Keywords	KANSL1 / タウ / 核酸医薬 / アルツハイマー病 / 翻訳調節
Outline of Annual Research Achievements	本研究はtau mRNAの3’-UTRと相補的な領域を持つ、tKANSL1 mRNAのtau mRNAの細胞内分布および翻訳活性に与える影響を解析し、アルツハイマー病発症の原因分子であるtauの樹状突起蓄積を阻害する核酸医薬を探索することを目的とする。tKANSL1は既知のKANSL1と比べてC末端側のアミノ酸配列が異なる新奇スプライスバリアントである。KANSL1の機能として、核内におけるヒストンのアセチル化に関わるタンパク質複合体の足場になることが知られている。近年、樹状突起でのtauの蓄積にアセチル化が関与していることが報告され、tKANSL1 mRNAはtau mRNAの樹状突起輸送・局所翻訳に加えて、このtauアセチル化過程にも関わり、tauの樹状突起蓄積や凝集を促進している可能性がある。令和3年度は、前年度に構築したtKANSL1 mRNAを発現するベクターおよび新たに構築したtKANSL1 mRNAの3’-UTRを発現するベクターを用いて、tau mRNAの翻訳活性に与える影響を解析した。その結果、興味深いことにtKANSL1 mRNAを過剰発現させることによりtau mRNAの翻訳活性が大きく増大した。さらに、この活性化はtKANSL1 mRNAの3’-UTRだけを発現させた場合でも起こった。また、培養神経細胞をグルタミン酸で刺激すると、tau mRNAと同様にKANSL1 mRNAの翻訳活性が観察された。これらの内容については、第４４回日本分子生物学会年会で発表を行なった。また、tauの樹状突起蓄積にはtauの過剰リン酸化が重要であるが、そのメカニズムの一部として、CDK5による樹状突起内tauのリン酸化機構についてBBAにおいて報告を行った。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 3: Progress in research has been slightly delayed. Reason 令和３年度は、構築したベクターを用いてtau mRNAの翻訳活性と神経細胞内分布に与えるtKANSL1 mRNAの影響を解析する計画であったが、解析の条件検討や新たに構築することになったベクターの調製に思いのほか時間が掛かり、やや遅れている。前年度に構築したtKANSL1 mRNAの全長を発現するベクターを神経系の株化細胞に遺伝子導入したところ、興味深いことにtau mRNAの翻訳活性が増加することが分かった。この活性化が、tau mRNAと相補的なtKANSL1 mRNAの3’-UTRだけでも起こるのか確かめるために、新たにtKANSL1 mRNAの3’-UTRを発現するベクターを構築し、解析を行った。この場合も同様にtau mRNAの翻訳活性化が起こり、tKANSL1 mRNAとtau mRNAの相互作用が翻訳活性に重要であることが示唆された。また、神経細胞をグルタミン酸処理すると、tau mRNAと同様に短時間でKANSL1 mRNAの翻訳活性化が起こることがわかった。tau mRNAの神経細胞内分布に与えるtKANSL1 mRNAの影響については、現在解析のための準備を進めているところである。
Strategy for Future Research Activity	令和４年度では、まずマウスの海馬由来初代培養神経細胞を用いたtKANSL1 mRNAの機能解析を行う。神経細胞にtKANSL1 mRNA発現ベクターを遺伝子導入し、tau mRNAの細胞内分布および翻訳活性に与える影響を解析する。また、タウの樹状突起内凝集に深く関わるリン酸化タウの発現量変化に加えて、アセチル化タウの発現量変化も解析する。近年、アセチル化タウも樹状突起内の蓄積・凝集に関わっているとされ、さらにKANSL1タンパク質がタンパク質のアセチル化に関与していることから、この解析はタウの樹状突起メカニズム解明に非常に重要である。令和４年度ではさらに、tKANSL1 mRNAとtau mRNAの相互作用を阻害する核酸医薬のスクリーニングを行う。神経系の株化細胞であるNG108-15細胞に、tKANSL1 mRNAあるいはその3’-UTRの発現ベクターとtau mRNAの発現ベクターを遺伝子導入後、tKANSL1 mRNAに対するアンチセンスオリゴ核酸を導入し、tauタンパク質の発現量を効果的に抑える核酸医薬を探索する。
Causes of Carryover	令和３年度に実施予定であった、マウス由来初代培養神経細胞を用いた解析が当初研究計画よりも遅れているため、その費用が次年度使用額に計上されている。この遅れは今年度の早い段階で挽回でき、本来令和４年度に実施する予定の研究に支障はないと考えられる。したがって、次年度使用額については令和３年度の遅れ分の実験に使用し、令和４年分の助成金については当初計画通りに使用する。