神経変性過程の抑制を標的としたエンドソーム経路の機能改変
| Project/Area Number |
19K22275
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 38:Agricultural chemistry and related fields
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
柴田 秀樹 名古屋大学, 生命農学研究科, 准教授 (30314470)
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| Project Period (FY) |
2019-06-28 – 2022-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2020)
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| Budget Amount *help |
¥6,240,000 (Direct Cost: ¥4,800,000、Indirect Cost: ¥1,440,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
Fiscal Year 2019: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
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| Keywords | エンドソーム / 神経変性疾患 / ESCRT / アネキシン / カルシウム |
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| Outline of Research at the Start |
神経変性疾患の共通の病変として異常なアミロイド様の凝集体形成があげられる。これまでに様々な神経変性疾患の発症に関連する遺伝子変異が同定されたが、その中にはエンドソーム経路で機能する蛋白質をコードする遺伝子の変異が複数知られている。本研究では、培養細胞系を用いて、これら変異体の発現が異常凝集体の分解、増幅、分泌に及ぼす影響を明らかにする。また、疾患関連変異体が相互作用する蛋白質を同定する。同定された蛋白質の発現量や機能の操作がエンドソーム経路を介した凝集体の分解機能を亢進するかを検証し、エンドソームの機能改変による異常凝集体の毒性の低減および伝搬の抑制を目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
筋萎縮性側索硬化症やパーキンソン病などは加齢に伴い発症する神経変性疾患であり、その発症と病態進行には細胞内における異常凝集体の形成と増幅、そして細胞外への分泌と伝搬が関わっている。研究代表者らは、アネキシンA11遺伝子に筋委縮性軸索硬化症の発症に関わる遺伝子変異を同定し報告している。アネキシンA11とその相互作用蛋白質であるALG-2がオルガネラ限界膜に損傷をうけたエンドソーム系オルガネラに動員されること、また神経変性疾患に関わる遺伝子変異にはエンドソーム経路の制御蛋白質をコードする遺伝子が複数含まれることに注目し、異常凝集体の形成と伝搬におけるエンドソーム系オルガネラの傷害応答との関連を明らかにすることを目指した。今年度は、以下の解析を進めた。
（１）アネキシンA11およびALG-2、損傷膜の修復を担うESCRT（endosomal sorting complex required transport）関連蛋白質ALIXの発現抑制が、損傷リソソームのオートファジーによる除去（リソファジー）と細胞死に及ぼす影響を解析したが、それらに影響はなかった。一方で、ALG-2とヘテロ二量体を形成するpeflinの発現抑制により、リソファジーが抑制され、リソソーム損傷後の細胞死が促進されることを見出した。
（２）ALG-2とALIXの損傷リソソームへの動員には、それぞれ互いの蛋白質が必要であることを発現抑制実験により明らかにした。
（３）筋萎縮性側索硬化症で観察される凝集体を構成するTDP-43の凝集体形成と細胞外分泌を高感度かつ簡便に検出する実験系を確立することを目的として、蛍光蛋白質および深海エビ由来発光酵素の小サブユニットのTDP-43融合蛋白質を発現する細胞株を樹立した。
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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
エンドソーム系オルガネラの損傷修復機構の一端を明らかにするとともに、筋委縮性側索硬化症で観察されるTDP-43の凝集体形成と分泌をモニター可能な実験系を確立した。アネキシンA11を含むエンドソーム制御蛋白質の変異体を発現させたり、エンドソーム膜修復を担う蛋白質を発現抑制させたりすることによるTDP-43の挙動追跡が可能であることからエンドソーム機能の改変に向けた下地が整ってきており、おおむね順調に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
神経変性疾患で形成されるアミロイド様凝集体は、エンドソーム系オルガネラの膜損傷を引き起こす可能性がある。そして、損傷修復応答がさらなる凝集体の形成の誘導と細胞死の惹起、また凝集体の細胞外分泌を促進する可能性が考えられる。今後は、樹立したTDP-43の融合蛋白質発現細胞を活用する。具体的には神経変性疾患の発症に関連する変異体の発現がエンドソーム経路に及ぼす影響を観察する。また、エンドソーム経路に動員されるESCRTおよびカルシウム結合蛋白質の過剰発現と発現抑制により、TDP-43の分解誘導が可能かどうかを検討する。そして、凝集体形成と細胞死を抑制可能とするエンドソーム機能改変のためのデータを取得する。
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Report
(2 results)
Research Products
(9 results)
