神経筋接合部分子LRP4の分子構築解明

2013 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 25670164
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 大野 欽司 名古屋大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (80397455)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 大河原 美静 名古屋大学, 高等研究院, 特任講師 (80589606)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2014-03-31
• Keywords: 先天性筋無力症候群 / LRP4 / Wnt / MuSK

Research Abstract

LRP4分子が有する4つのLDLRB (LDLR type B repeat)ドメインのうち3番目のLDLRBドメインに2つのミスセンス変異を先天性筋無力症候群(CMS)において同定した。これらミスセンス変異はLRP4のagrinとMuSKへの結合を阻害し、agrinによるMuSKリン酸化ならびにAChRクラスタリング能力を低下させることを実証した。これら変異はWnt-βカテニンシグナル系には影響を与えなかった。骨過形成を特徴とする2型骨硬化症(SOST2)において第3 LDLRBドメインに別の2種類のミスセンス変異が同定をされているが、これらはagrin/LRP4/MuSKシグナル系には影響を与えなかったが、LRP4によるWnt-βカテニンシグナル抑制が障害をされていた。分子モデリングにてCMS変異は第3 LDLRBドメインの外周部に位置し、SOST2変異は中央部に位置することが示唆された。第3 LDLRBドメイン外周部に2種類の人工的なミスセンス変異と中央部に2種類の人工的なミスセンス変異を導入し機能解析を行った。外周部の2変異はCMS変異と同様にagrin/LRP4/MuSKシグナル系を阻害したが、正常LRP4と同様にWnt-βカテニンシグナル抑制作用を示した。一方、中央部の2変異はSOST2変異と同様にagrin/LRP4/MuSKシグナル系に影響を与えず、Wnt-βカテニンシグナル抑制作用の障害を示した。これらの解析により第3 LDLRBドメインの外周部はagrin/LRP4/MuSKシグナル系に重要であり、一方、中央部はWnt-βカテニンシグナル抑制に重要な役割を担うことを明らかにした。

Research Products

• [Journal Article] LRP4 third beta-propeller domain mutations cause novel congenital myasthenia by compromising agrin-mediated MuSK signaling in a position-specific manner (2014)
  • Author(s): Ohkawara B, Cabrera-Serrano M, Nakata T, Milone M, Asai N, Ito K, Ito M, Masuda A, Ito Y, Engel AG, Ohno K
  • Journal Title: Hum Mol Genet Volume: 23 Pages: 1856-1868
  • DOI: 10.1093/hmg/ddt578
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Mutations in the C-terminal domain of ColQ in endplate acetylcholinesterase deficiency compromise ColQ-MuSK interaction (2013)
  • Author(s): Nakata T, Ito M, Azuma Y, Otsuka K, Noguchi Y, Komaki H, Okumura A, Shiraishi K, Masuda A, Natsume J, Kojima S, Ohno K
  • Journal Title: Hum Mutat Volume: 34 Pages: 997-1004
  • DOI: 10.1002/humu.22325
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] HnRNP L and hnRNP LL antagonistically modulate PTB-mediated splicing suppression of CHRNA1 pre-mRNA (2013)
  • Author(s): Rahman MA, Masuda A, Ohe K, Ito M, Hutchinson DO, Mayeda A, Engel AG, Ohno K
  • Journal Title: Sci Rep Volume: 3 Pages: 2931
  • DOI: 10.1038/srep02931
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Gfpt1-myasthenia: Clinical, structural, and electrophysiologic heterogeneity (2013)
  • Author(s): Selcen D, Shen XM, Milone M, Brengman J, Ohno K, Deymeer F, Finkel R, Rowin J, Engel AG.
  • Journal Title: Neurology Volume: 81 Pages: 370-378
  • DOI: 10.1212/WNL.0b013e31829c5e9c
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Mutations in LRP4 in congenital myasthenia reveal position-specific regulations of agrin and Wnt signaling of LPR4 (2013)
  • Author(s): Ohkawara B, Cabrera M, Nakata T, Shen X, Ito Y, Engel AG, Ohno K
  • Organizer: 43rd Annual Meeting, Society for Neuroscience (Poster)
  • Place of Presentation: San Diego, USA
  • Year and Date: 20131113-20131113
• [Presentation] Mutations in the third β-propeller domain of LRP4 in congenital myasthenia compromise agrin-mediated MuSK signaling in a position-specific manner (2013)
  • Author(s): Ohkawara B, Cabrera M, Nakata T, Milone M, Ito Y, Engel AG, Ohno K
  • Organizer: 36th Annual Meeting of the Japan Neuroscience Society (Poster)
  • Place of Presentation: 国立京都国際会館(京都市)
  • Year and Date: 20130622-20130622
• [Presentation] Investigation of 11 patients with GFPT1-myasthenia reveals clinical, structural, and electrophysiologic heterogeneity (2013)
  • Author(s): Selcen D, Shen X-M, Milone M, Brengman J, Ohno K, McQuillen M, Deymeer F, Finkel R, Rowin J, Engel AG
  • Organizer: 65th American Academy of Neurology (Platform)
  • Place of Presentation: San Diego, USA
  • Year and Date: 20130516-20130523
• [Presentation] Collagen Q is a key player for developing rational therapy for congenital myasthenia and for causing anti-MuSK myasthenia gravis (2013)
  • Author(s): Ohno K, Ito M, Kawakami Y, Ohtsuka K, Krejci E.
  • Organizer: XIV International Symposium on Cholinergic Mechanisms (Platform)
  • Place of Presentation: Hangzhou, China
  • Year and Date: 20130505-20130509
  • Invited
• [Book] "Collagen Q is a key player for developing rational therapy for congenital myasthenia and for dissecting the mechanisms of anti-MuSK myasthenia gravis" in J Mol Neurosci (2014)
  • Author(s): Ohno K, Ito M, Kawakami Y.
  • Total Pages: Epub ahead of print
  • Publisher: Springer, New York
• [Book] "Molecular Genetics of Congenital Myasthenic Syndromes" in eLS (2014)
  • Author(s): Ohno K, Ohkawara B, Ito M, Engel AG.
  • Total Pages: in press
  • Publisher: John Wiley & Sons, Inc., Hoboken
• [Book] "Specific binding of collagen Q to the neuromuscular junction is exploited to cure congenital myasthenia and to explore bases of myasthenia gravis." in Chem Biol Interact 203(1) (2013)
  • Author(s): Ohno K, Ito M, Kawakami Y, Krejci E, Engel AG.
  • Total Pages: 376(335-340)
  • Publisher: Elsevier, Amsterdam