2014 Fiscal Year Annual Research Report
ミトコンドリア病としてのパーキンソン病の共通発症機序の解明
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26293070
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| Research Institution | Juntendo University |
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Principal Investigator |
今居 譲 順天堂大学, 医学(系)研究科(研究院), 准教授 (30321730)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
井下 強 順天堂大学, 医学(系)研究科(研究院), 助教 (20601206)
柴 佳保里 順天堂大学, 医学(系)研究科(研究院), 助教 (30468582)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | PINK1 / Parkin / パーキンソン病 / ドーパミン神経 / ミトコンドリア / ショウジョウバエ / 神経変性疾患 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は、３つのミトコンドリア関連パーキンソン病(PD)原因遺伝子PINK1, Parkin, CHCHD2の遺伝的相互作用解析およびCHCHD2のPD変異遺伝子導入トランスジェニックハエおよびノックアウトショウジョウバエの作製を行い、その基本表現型に関してミトコンドリアを中心に解析した。次に、３遺伝子間の遺伝的相互作用解析およびミトコンドリア関連遺伝子との遺伝的相互作用スクリーニングを行った。その結果、CHCHD2はPINK1-Parkinシグナルとは独立に機能している可能性が示唆された。
一方、PINK1-Parkin研究において、PINK1によるParkinのリン酸化がParkinのユビキチンリガーゼを活性化することをショウジョウバエモデルで示した。さらにユビキチン鎖をPINK1のキナーゼ基質として同定し、リン酸化されたユビキチン鎖がParkinの活性化因子となり、マイトファジーを促進することを示した。続いてin vivoにおいて、ミトコンドリア上でのリン酸化ユビキチン鎖の発現は、ミトコンドリア変性およびドーパミン神経変性を抑制することを明らかにした。
CHCHD2においては、ノックアウトハエでミトコンドリア形態の異常、酸化ストレスへの高感受性、寿命の短縮、ドーパミン神経の変性欠落の表現型を観察した。さらに、CHCHD2機能に関わると考えられる結合分子を生化学的に同定した。つぎに、ミトコンドリア機能低下および神経変性を抑制する候補分子をハエを用いてスクリーニングし、次年度へ向けてのメカニズム解析の準備を整えた。
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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
ミトコンドリア機能に関わるPD遺伝子PINK1, Parkin, DJ-1, CHCHD2のショウジョウバエにおいての遺伝的相互作用解析から、新規PD遺伝子CHCHD2の遺伝学的な位置づけを行うことができた。また、CHCHD2とその結合分子との間の遺伝的相互作用解析を同じくショウジョウバエで行い、CHCHD2の機能に関連がある結合分子を絞りこんだ。さらに、ショウジョウバエCHCHD2ノックアウトハエのミトコンドリア形態、機能の解析から、CHCHD2の生体内で役割、すなわち寿命、ドーパミン神経の生存性、機能への影響を見出している。
PINK1, Parkinにおいては、すでに両遺伝子に遺伝的相互作用があること、ミトコンドリアの品質管理に関与することを示しているが、今回Parkinがミトコンドリアへすみやかに移行する分子メカニズムとして、リン酸化ポリユビキチン鎖の作用を明らかにすることができ、これらに関連する論文を２報報告した。
以上の成果より、研究はおおむね順調に進んでいると判断される。
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| Strategy for Future Research Activity |
CHCHD2モデルハエの基本表現型およびその異常を抑制する遺伝子候補の研究を次年度において論文として報告する予定である。並行して、リン酸化ポリユビキチン鎖およびCHCHD2結合分子のノックアウトハエ、ノックアウト細胞を作り、そのミトコンドリアおよびドーパミン神経の機能おいての表現型を解析することにより、PDの病態に関与する可能性を評価する。PDとの関連性が高いと判断された段階で、遺伝的要因が不明なPD患者のゲノムDNAから、これら遺伝子の変異をスクリーニングする。
一方、リン脂質膜の代謝および小胞体－ミトコンドリアの接着部位に局在する新規PD遺伝子産物が、そのノックアウトハエにおいての表現型および局在性から、ミトコンドリア機能に関与する可能性が考えられ、これらのハエモデルでの機能解析、既知のミトコンドリア関連PD遺伝子との遺伝的相互作用を共同研究として進めていき、ミトコンドリア機能に関与するPD遺伝子群が、どのようなシグナルに収斂するのか、あるいは独立しているのかを明らかにしていく。
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| Causes of Carryover |
今年度は技術補佐員の雇用が計画通り進まなかったことから、人件費の支出とそれに伴う物品費が当初計画より減額となった。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
次年度は計画通り技術補佐員の雇用を進め、また業務委託を活用して、研究の進捗に影響しないように努める。
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[Journal Article] Phosphorylation of Mitochondrial Polyubiquitin by PINK1 Promotes Parkin Mitochondrial Tethering.2014
Author(s)
Shiba-Fukushima K, Arano, T, Matsumoto G, Inoshita T, Yoshida S, Ishihama Y, Ryu K-K, Nukina N, Hattori N, Imai Y
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Journal Title
PLoS Genet.
Volume: 10
Pages: e1004861
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
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