2021 Fiscal Year Research-status Report
αシヌクレイン伝播モデルショウジョウバエを用いた凝集体放出機構の解明
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21K15619
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| Research Institution | Niigata University |
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Principal Investigator |
新田 陽平 新潟大学, 脳研究所, 特任助教 (30800429)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | ショウジョウバエ / αシヌクレイン / 伝播 / シナプス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
近年、神経変性疾患の進行の分子病態の1つとして原因タンパク質の凝集が特定の神経細胞から別の細胞へと伝播することが挙げられている。本研究では、従来の伝播研究では切り込むことが出来ていなかった、病態伝播に決定的な分子の同定及び伝播の分子機序を解明することを目的とする。この目的を達成するためにこれまでに申請者は、ショウジョウバエの視覚系神経とパーキンソン病の原因タンパクであるαシヌクレインを用いて独自の非侵襲的伝播モデルの樹立を試みた。このモデルでは、全神経細胞でGFPが融合した正常型ヒトαシヌクレインを発現している中、視覚系神経でのみmCherryが融合した病変型ヒトαシヌクレインを発現しており、これまでの研究でシナプス前後細胞間でαシヌクレインの凝集状態がbidirectionalに移動していることが示唆されている。
本年度では、シナプス前後細胞での凝集の移動を厳密に確認するために、視覚系神経のシナプス前細胞とシナプス後細胞で特異的に病変型αシヌクレインと野生型αシヌクレインを発現する遺伝子組み換えショウジョウバエを樹立した。その結果、シナプス後細胞に由来するαシヌクレインがシナプス前細胞の軸索末端で凝集構造を形成していることが明らかとなった。一方で、シナプス前細胞からシナプス後細胞へのanterogradeなαシヌクレイン凝集状態の移動は、異常伸展した軸索の末端に蓄積していたシナプス後細胞に由来するαシヌクレイン凝集が、軸索の変性後も残存し続けていたのを誤解釈していた可能性が示唆された。これらの結果は、本モデルではαシヌクレインの凝集状態がシナプス後細胞からシナプス前細胞へとretrogradeに移動している可能性を強く示唆している。
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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
これまでの研究では、αシヌクレインの凝集状態がbidirectionalの移動している可能性が考えられていたが、本年度の研究によって、anterogradeな移動に関しては軸索の変性後も残存していたαシヌクレイン凝集をシナプス後細胞に蓄積していると誤解釈していた可能性が強まった。しかし、本年度に樹立した、厳密にシナプス後細胞でαシヌクレインを発現させるショウジョウバエを用いた実験によってretrogradeな移動に関してはより確信が深まった。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度の研究によってαシヌクレイン病態のretrogradeな移動が強く示唆された。次年度以降では、retrogradeな病態の移動に重要となるファクターの同定を目指す。具体的には、(1)病態の移動におけるシナプス前細胞でのαシヌクレインの発現およびその変異の有無の重要性、(2)シナプス後細胞がαシヌクレインを放出するメカニズム、(3)シナプス前細胞がαシヌクレインを取り込むメカニズムの解明を目指す。これらの目的のために、(1)ではシナプス前細胞で様々なαシヌクレインのアリルを発現させretrogradeな病態の移動に与える影響を比較する。(2)ではシナプス後細胞特異的に細胞膜に局在することが知られている遺伝子を候補としたRNAiスクリーニングを行い、病態の移動に影響を与える遺伝子を同定する。(3)では、シナプス前細胞特異的にエンドサイトーシスを始めとした細胞の取り込み作用に関与する因子を候補としたRNAiスクリーニングを行う。
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| Causes of Carryover |
αシヌクレインの凝集状態の伝播に重要となるファクターを同定するためのRNAiスクリーニングを行う予定であったが、シナプス後細胞で特異的にαシヌクレインを発現する遺伝子組み換えショウジョウバエの樹立に想定以上に時間がかかってしまい昨年度内に使用することができなかった。今年度はαシヌクレイン病態のretrogradeな移動に焦点を絞ったRNAiスクリーングを行うための遺伝子組み換えショウジョウバエ系統購入費用に使用する予定である。
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