LDL受容体ファミリー蛋白に着目したエンドソーム機能異常による新規疾患の病態理解

2023 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 23KJ1817
• Research Institution: Nagoya City University
• Principal Investigator: 加藤 耕治 名古屋市立大学, 医学研究科, 特別研究員(PD)
• Project Period (FY): 2023-04-25 – 2026-03-31
• Keywords: ３C症候群 / エンドソームリサイクル / LRP受容体

Outline of Annual Research Achievements

3C症候群の合併症の一つに脂質異常症があるが、その分子病態としてLRP1、LDL受容体の発現低下が報告されている。2つの膜蛋白はSNX17/レトリーバー/CCC/WASH依存性リサイクル機構により制御されており、3C症候群ではSNX17/レトリーバー/CCC/WASH複合体機能不全によりLRP1とLDL受容体の発現変化が生じていることが報告されている。そこで、その他のLRPファミリー蛋白も3C症候群の病態に関与しているのではないかと考え、それらの蛋白の構造や疾患との関連を検討した。LRP2、LRP4、LRP8/VLDLRはNPxYモチーフを有し、SNX17依存性のリサイクル経路に制御されている可能性が示唆された。また、それぞれの膜蛋白の機能障害は尿蛋白、筋骨格系異常、中枢神経系異常との関連が報告されており、3C症候群で観察される表現型と一致していたため、これらのLDL受容体ファミリー蛋白と3C症候群との関連を検討した。
LRP2、LRP4、LRP8、VLDLRとSNX17との結合を免疫沈降を用いて検討したところ、野生型の各蛋白が明確にSNX17との結合を示した一方、それらのNPxYモチーフをNPxAに置換したところSNX17との結合が全て消失した。従って、これらのLDL受容体ファミリー蛋白はそのNPxYモチーフによりSNX17により制御されていることが明らかになった。
次に、3C症候群の原因遺伝子であるVPS35L、CCDC22、WASHC5とSNX17それぞれの遺伝子欠損細胞を用いてLRP蛋白の発現変化を検討した。結果、遺伝子欠損細胞は全てLRP2、LRP4の発現低下を示した。また、初代神経培養細胞においてSNX17とVPS35Lの発現抑制をしたところ、LPR8とVLDLRの発現量が低下した。これらはLDL受容体ファミリー蛋白と3C症候群の分子病態との関与を示唆する。

Current Status of Research Progress

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

Reason

モデル細胞の作出と、それを用いたLRP受容体蛋白ファミリーの表現型解析を行うことが出来ており、順調に進展していると考えている。

Strategy for Future Research Activity

3C症候群のモデル細胞におけるLRPファミリー蛋白の発現変化と、それらがNPxYモチーフによりSNX17依存性リサイクル経路に制御されているということを明らかにすることが出来たので、今後はその発現変化が病態に関与しているということを細胞、マウスモデルを用いて明らかにしていきたいと考えている。

Causes of Carryover

一部の実験の来年度への繰越などが生じたため。

Research Products

• [Journal Article] Gain-of-function MYCN causes a megalencephaly-polydactyly syndrome manifesting mirror phenotypes of Feingold syndrome (2023)
  • Author(s): Nishio Yosuke、Kato Kohji、Tran Mau-Them Frederic、Futagawa Hiroshi、Quelin Chloe、Masuda Saori、Vitobello Antonio、Otsuji Shiomi、Shawki Hossam H.、Oishi Hisashi、Thauvin-Robinet Christel、Takenouchi Toshiki、Kosaki Kenjiro、Takahashi Yoshiyuki、Saitoh Shinji
  • Journal Title: Human Genetics and Genomics Advances Volume: 4 Pages: 100238～100238
  • DOI: 10.1016/j.xhgg.2023.100238
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Clinical diversity and molecular mechanism of VPS35L-associated Ritscher-Schinzel syndrome (2023)
  • Author(s): Otsuji Shiomi、Nishio Yosuke、Tsujita Maki、Rio Marlene、Huber Celine、Anton-Plagaro Carlos、Mizuno Seiji、Kawano Yoshihiko、Miyatake Satoko、Simon Marleen、van Binsbergen Ellen、van Jaarsveld Richard H、Matsumoto Naomichi、Cormier-Daire Valerie、J.Cullen Peter、Saitoh Shinji、Kato Kohji
  • Journal Title: Journal of Medical Genetics Volume: 60 Pages: 359～367
  • DOI: 10.1136/jmg-2022-108602
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Structure of the endosomal Commander complex linked to Ritscher-Schinzel syndrome (2023)
  • Author(s): Healy MD, McNally KE, Butkovi R, Chilton M, Kato K, Sacharz J, McConville C, Moody ERR, Shaw S, Planelles-Herrero VJ, Yadav SKN, Ross J, Borucu U, Palmer CS, Chen KE, Croll TI, Hall RJ, Caruana NJ, Heesom KJ, Saitoh S, Collins BM, Cullen PJ.
  • Journal Title: Cell Volume: 186 Pages: 2219～2237.e29
  • DOI: 10.1016/j.cell.2023.04.003
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Generalized Verrucosis on a Background of 3C Syndrome Treated With Subcutaneous IgG Supplementation (2023)
  • Author(s): Fukaura Ryo、Terashima-Murase Chiaki、Tanahashi Kana、Sato Yoshitaka、Kawase Masaaki、Kato Kohji、Akiyama Masashi
  • Journal Title: JAMA Dermatology Volume: 159 Pages: 1397～1397
  • DOI: 10.1001/jamadermatol.2023.3801
  • Peer Reviewed