2011 Fiscal Year Annual Research Report
TDP-43標的遺伝子・結合タンパク質の網羅的解析
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22500322
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| Research Institution | Meiji Pharmaceutical University |
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Principal Investigator |
佐藤 準一 明治薬科大学, 薬学部, 教授 (30274591)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
天竺桂 弘子 明治薬科大学, 薬学部, 助教 (80434190)
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| Keywords | TDP-43 / 標的遺伝子 / 結合タンパク質 / 分子ネットワーク / 筋萎縮性側索硬化症 / 神経細胞死 / 次世代シークエンサー / バイオインフォマティクス |
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| Research Abstract |
【目的・方法】TDP-43はN末端側RNA結合ドメインとC末端側タンパク結合ドメインを有する核タンパクある。Amyotrophic lateral sclerosis(ALS)脳では、TDP-43が異常リン酸化・ユビキチン化・C末端切断の修飾を受け細胞質へ移行し、封入体を形成している(TDP-43proteinopathy)。しかしTDP-43の生理的な機能は明らかでない。最近Freibaumらは免疫沈降と質量分析により、ヒトTDP-43結合タンパク数百種類を同定した(J Proteome Res 9:1104-20,2010)。Sephtonらは次世代シークエンサーを用いたRIP-seqにより、ラットTDP-43結合RNA(標的遺伝子候補)数千種類を同定した(J Biol Chem 286:1204-1215,2011)。本研究ではこれらの網羅的解析データをKeyMolnet(KM),Ingenuity Pathway Analysis(IPA), KEGG, DAVIDに入力、TDP-43標的遺伝子と結合タンパクの分子ネットワークの生物学的意味付けを行った。【結果】ラットTDP-43標的4163遺伝子ネットワークは、axon guidance, RNA post-transcriptional modification, transcriptional regulation by p53と、ヒトTDP-43結合227タンパクネットワークは、ribosome, spliceosome, protein synthesis, spliceosome assemblyと密接に関連していた。ラットTDP-43標的遺伝子IDをヒトIDに変換し、ヒトでDP-43標的4063遺伝子と227結合タンパクの包括的分子ネットワークを解析すると、ribosome, axon guidance, spliceosome, RNA-binding, RNA post-transcriptional modification, transcriptional regulation by p53との関連性を認めた。【結論】TDP-43は核ではspliceosome(RNA splicing, mRNA processing)と細胞質ではribosome(protein synthesis)と密接にリンクし、神経細胞機能維持を制御していると考えられた(日本薬学会第132年会で発表)。
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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
RNA/DNA結合タンパクであるTDP-43が、筋萎縮性側索硬化症(ALS)の神経細胞封入体に凝集・蓄積していることから、本研究では「TDP-43結合タンパクネットワークの破綻が凝集を促進し、神経細胞死を誘導する」との独自の作業仮説を考案し、仮説を検証する第1段階として、TDP-43結合タンパク質とTDP-43標的遺伝子が構成する分子ネットワークを解析した。その結果、TDP-43は核ではspliceosome(RNA splicing, mRNA processing)と細胞質ではribosome(protein synthesis)と密接にリンクし、神経細胞機能維持を制御していることがわかった。
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| Strategy for Future Research Activity |
ALSの約10%では家族性に発症し、Cu/Zn superoxide dismutase(SOD1), TAR DNA-binding protein(TDP43), fused in sarcoma(FUS), optineurin(OPTN), ubiquilin 2(UBQLN2),chromosome 9 open readig frame 72(C9orf72)などの遺伝子変異に起因する。欧州ではC9orf72 non-coding regionの6塩基リピート(GGGGCC)の伸長(500-1600コピー)を認める症例が、familial ALS(FALS)の38%を占めている。C9orf72変異によるFALS脳でもTDP-43が蓄積する。しかしながら現在まで、国内外の研究を通じて、C9orf72の生理学的機能(ヒト中枢神経系における分布、細胞内局在、発現制御、結合タンパク質、標的遺伝子など)は、ほとんど解明されていない。今後TDP-43とC9orf72の結合関係に注目して、ALS脳組織や培養運動ニューロンを用いて、解析を進める予定である。
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[Journal Article] Phosphorylated Syk expression is enhanced in Nasu-Hakola disease brains2012
Author(s)
Satoh J, Tabunoki H, Ishida T, Yagishita S, Jinnai K, Futamura N, Kobayashi M, Toyoshima I, Yoshioka T, Enomoto K, Arai N, Saito Y, Arima K
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Journal Title
Neuropathology
Volume: 32
Pages: 149-157
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] BmDJ-1 is a key regulator of oxidative modification in the development of the silkworm, Bombyx mori2011
Author(s)
Tabunoki H, Ode H, Banno Y, Katsuma S, Shimada T, Mita K, Yamamoto K, Sato R, Ishii-Nozawa R, Satoh J
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Journal Title
PLoS One
Volume: 6
Pages: e17683
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Immunohistochemical characterization of microglia in Nasu-Hakola disease brains2011
Author(s)
Satoh J, Tabunoki H, Ishida T, Yagishita S, Jinnai K, Futamura N, Kobayashi M, Toyoshima I, Yoshioka T, Enomoto K, Arai N
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Journal Title
Neuropathology
Volume: 31
Pages: 363-375
DOI
Peer Reviewed
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