神経難病ALS/FTD責任遺伝子C9orf72の機能解明に関する研究

2015 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 25430054
• Research Institution: Meiji Pharmaceutical University
• Principal Investigator: 佐藤 準一 明治薬科大学, 薬学部, 教授 (30274591)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2017-03-31
• Keywords: C9orf72 / ALS / FTD / 結合タンパク質 / 標的遺伝子 / 分子ネットワーク / バイオインフォマティクス / AGTPBP1

Outline of Annual Research Achievements

【目的・方法】神経難病である筋萎縮性側索硬化症(ALS)と前頭側頭型認知症(FTD)はしばしば合併し、近年両者に共通する遺伝子変異としてC9orf72遺伝子非翻訳領域のGGGGCC リピート異常伸長変異(数千コピー)が同定された(C9ALS/FTD)。C9ALS/FTDの発症機序としてハプロ不全, 核内RNA凝集体・細胞質DPRタンパク蓄積が提唱されているが、いずれも複雑な病態を十分に説明出来ない。本研究ではC9リピートRNA結合タンパクプロテオーム, C9ALS iPSC由来運動ニューロントランスクリプトーム, C9ALS運動ニューロントランスクリプトームのデータを再解析し、分子ネットワークを明らかにした。またCOXPRESdb(coxpresdb.jp)を用いてC9共発現遺伝子としてAGTPBP1(NNA1)を同定し、その発現分布を解析した。【結果】C9リピートRNA結合タンパクはRNA processing, protein synthesisパスウェイと関連していた。C9ALS iPSC由来運動ニューロンでは、ECM remodeling遺伝子群が発現低下していた。C9ALS運動ニューロンでは、RNA processing, protein synthesisの遺伝子群の発現異常を認めた。また培養細胞でC9とAGTPBP1の結合と共局在を確認した。【結論】C9ALSオミクスデータの解析より、C9リピート異常伸長はpost-transcriptional RNA processingの異常を惹起し、ECMや細胞骨格のホメオスターシス破綻を来たして神経変性を惹起する可能性が示唆された。AGTPBP1は軸索損傷時に運動ニューロンで発現誘導され、オートファジーの制御にも関与している。AGTPBP1はC9orf72の正常機能を調節し、神経細胞生存維持に働いている可能性がある。

Current Status of Research Progress

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

Reason

本研究により、新しい知見として(1)C9ALSオミクスデータの解析より、C9リピート異常伸長はpost-transcriptional RNA processingの異常を惹起し、ECMや細胞骨格のホメオスターシス破綻を来たして神経変性を惹起する可能性が示唆された(Satoh J et al. J Centr Nerv syst Dis 6: 69-78, 2014), (2)C9結合タンパク質としてAGTPBP1(NNA1)を同定出来た(Kitano S et al. J Centr Nerv Syst Dis 7: 15-26, 2015)を報告することが出来た。

Strategy for Future Research Activity

ALSでは神経変性の主座は運動ニューロンなので、マウス運動ニューロン培養系を用いて、免疫沈降法と質量分析法で、運動ニューロン特異的に発現し、C9ALS/FTDの病態に関与しているC9結合タンパク質を同定する。

Causes of Carryover

研究代表者の体調不良により、補助事業を含む全ての業務を一次中断せざるを得なかった。そのため、当初の計画に遅延が生じた。

Expenditure Plan for Carryover Budget

繰り越した助成金を使用して、C9とC9結合タンパク質の結合実験を行う予定である。

Research Products

• [Journal Article] Bioinformatics data mining approach indicates the expression of ChIP-Seq-based HIF-1alpha target genes in periplaque lesions of multiple sclerosis. (2015)
  • Author(s): Satoh J, Asahina N, Kitano S, Kino Y
  • Journal Title: Clinical and Experimental Neuroimmunology Volume: 6 Pages: 159-169
  • DOI: 10.1111/cen3.12195
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Legumain is expressed on macrophages in active demyelinating lesions of multiple sclerosis. (2015)
  • Author(s): Satoh J, Asahina N, Kitano S, Kino Y.
  • Journal Title: Clinical and Experimental Neuroimmunology Volume: 6 Pages: 304-305
  • DOI: 10.1111/cen3.12208
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] MicroRNA-Seq data analysis pipeline to identify blood biomarkers for Alzheimer’s disease from public data. (2015)
  • Author(s): Satoh J, Kino Y, Niida S
  • Journal Title: Biomarker Insights Volume: 10 Pages: 21-31
  • DOI: 10.4137/BMI.S25132
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] A comprehensive profile of ChIP-Seq-based Olig2 target genes in motor neuron progenitor cells suggests the possible involvement of Olig2 in the pathogenesis of amyotrophic lateral sclerosis. (2015)
  • Author(s): Satoh J, Asahina N, Kitano S, Kino Y
  • Journal Title: Journal of Central Nervous System Disease Volume: 7 Pages: 1-14
  • DOI: 10.4137/JCNSD.S23210
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Bioinformatics data mining approach suggests coexpression of AGTPBP1 with an ALS-linked gene C9orf72. (2015)
  • Author(s): Kitano S, Kino Y, Yamamoto Y, Takitani M, Miyoshi J, Ishida T, Saito Y, Arima K, Satoh J
  • Journal Title: Journal of Central Nervous System Disease Volume: 7 Pages: 15-26
  • DOI: 10.4137/JCNSD.S24317
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Immunohistochemical characterization of CD33 expression on microglia in Nasu-Hakola disease brains. (2015)
  • Author(s): Satoh J, Kino Y, Motohashi N, Ishida T, Yagishita S, Jinnai K, Arai N, Nakamagoe K, Tamaoka A, Saito Y, Arima K
  • Journal Title: Neuropathology Volume: 35 Pages: 529-537
  • DOI: 10.1111/neup.12222
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Expression profiles of RNA-Seq-based grey matter-specific genes versus white matter-specific genes in grey matter lesions of multiple sclerosis. (2015)
  • Author(s): Satoh J, Kino Y
  • Journal Title: Clinical and Experimental Neuroimmunology Volume: 6 Pages: 289-298
  • DOI: 10.1111/cen3.12218
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] Grey matter lesion signature of multiple sclerosis. (2015)
  • Author(s): Satoh J, Kino Y
  • Organizer: The Inaugural Asia-Pacific School of Neuroimmunology Meeting
  • Place of Presentation: Tokyo, Japan
  • Year and Date: 2015-08-30 – 2015-08-30
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Molecular network analysis suggests a crucial role of C9orf72 in the pathogenesis of amyotrophic lateral sclerosis/frontotemporal dementia. (2015)
  • Author(s): Satoh J, Kino Y
  • Organizer: 67th Annual Meeting of American Academy of Neurology
  • Place of Presentation: Washingon, D.C., USA
  • Year and Date: 2015-04-21 – 2015-04-21
  • Int'l Joint Research
• [Remarks] 明治薬科大学バイオインフォマティクス研究室ホームページ
  • URL: http://www.my-pharm.ac.jp/~satoj/