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2023 Fiscal Year Annual Research Report

パーキンソン病発症におけるLRRK2異常活性化メカニズムとその病的意義の解明

Research Project

Project/Area Number 21K06558
Research InstitutionTeikyo University

Principal Investigator

伊藤 弦太  帝京大学, 薬学部, 講師 (10431892)

Project Period (FY) 2021-04-01 – 2024-03-31
Keywordsパーキンソン病 / LRRK2 / Rab12 / Rab29 / リン酸化 / ゲラニルゲラニル化 / TurboID
Outline of Annual Research Achievements

本研究では、家族性パーキンソン病(PD)原因遺伝子leucine-rich repeat kinase 2(LRRK2)の活性化機構とその病的意義および神経変性メカニズムの解明を行った。LRRK2を活性化することが知られているRab29について、生化学的性状解析を行い、培養細胞や動物組織を生化学的に分画するとRab29は他のRabと異なり膜画分に存在することを見出した。Triton X-114を用いた相分離によりRab29の疎水性を検討し、他のRabと同様に疎水性を有することを確認した。これらの結果から、Rab29は他のRabと同様にゲラニルゲラニル化という脂質修飾を受けるが、GDP解離阻害因子(GDI)による膜からの引き抜きを受けない特異な性質を有することが示された(J. Biol. Chem.誌に発表)。
また、LRRK2の活性化により生じる細胞内現象について解析を行い、培養細胞に家族性変異型LRRK2を過剰発現すると、リソソームが核近傍に集積することを見出した。CRISPR-Cas9法によりLRRK2基質タンパク質をノックアウト(KO)したところ、Rab12のKOによりリソソームの集積が消失した。Rab12 KO細胞に野生型Rab12を再発現することでリソソーム集積が回復したが、LRRK2によるリン酸化部位を置換したS106A変異型Rab12では回復しなかった。これらの結果から、Rab12の過剰リン酸化によりリソソーム局在が異常になる可能性が示唆された(FASEB J.誌に発表)。
さらに、Rab29と共に機能するタンパク質を同定するために、TurboID法を用いたRab29近傍タンパク質の探索を行った。主に小胞体やゴルジ体に局在するタンパク質が同定され、Rab29が分泌経路において機能する可能性が示唆された。今後、Rab29の生理的・病的機能を解明していきたい。

  • Research Products

    (8 results)

All 2023

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 1 results) Presentation (5 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results)

  • [Journal Article] LRRK2-mediated phosphorylation and thermal stability of Rab12 are regulated by bound nucleotides2023

    • Author(s)
      Ito Genta、Tomita Taisuke、Utsunomiya-Tate Naoko
    • Journal Title

      Biochemical and Biophysical Research Communications

      Volume: 667 Pages: 43~49

    • DOI

      10.1016/j.bbrc.2023.05.048

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Overview of the Impact of Pathogenic LRRK2 Mutations in Parkinson's Disease2023

    • Author(s)
      Ito Genta、Utsunomiya-Tate Naoko
    • Journal Title

      Biomolecules

      Volume: 13 Pages: 845~845

    • DOI

      10.3390/biom13050845

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Pathogenic LRRK2 compromises the subcellular distribution of lysosomes in a Rab12‐RILPL1‐dependent manner2023

    • Author(s)
      Ito Kyohei、Araki Miho、Katai Yuta、Nishimura Yuki、Imotani Sota、Inoue Haruki、Ito Genta、Tomita Taisuke
    • Journal Title

      The FASEB Journal

      Volume: 37 Pages: -

    • DOI

      10.1096/fj.202200780RR

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Rab12のヌクレオチド結合状態がLRRK2によるリン酸化と二次構造に与える影響2023

    • Author(s)
      伊藤 弦太、富田 泰輔、楯 直子
    • Organizer
      第96回日本生化学会大会
  • [Presentation] Regulation of intracellular lysosomal positioning by LRRK22023

    • Author(s)
      Kyohei Ito, Miho Araki, Yuta Katai, Yuki Nishimura, Sota Imotani, Haruki Inoue, Genta Ito, Taisuke Tomita
    • Organizer
      Neuroscience 2023
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Comprehensive identification of proximal proteins and functional analysis of Rab292023

    • Author(s)
      Lejia Xu, Genta Ito, Taisuke Tomita
    • Organizer
      Neuroscience 2023
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] パーキンソン病原因キナーゼLRRK2によるリソソーム局在制御機構の解明2023

    • Author(s)
      伊藤 弦太、伊藤 恭平、荒木 美保、片井 悠太、西村 佑紀、芋谷 颯太、井上 晴幾、楯 直子、富田 泰輔
    • Organizer
      第46回日本分子生物学会年会
  • [Presentation] パーキンソン病関連タンパク質Rab3Aの二次構造と熱安定性の解析2023

    • Author(s)
      伊藤 弦太、富田 泰輔、楯 直子
    • Organizer
      日本薬学会第144年会

URL: 

Published: 2024-12-25  

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