神経変性疾患における神経変性の分子機序

• 研究課題/領域番号: 01J60045
• 研究種目: 特別研究員奨励費
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 国内
• 研究分野: 神経内科学
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 丹羽 淳一 名古屋大学, 大学院・医学系研究科, 特別研究員(PD)
• 研究期間 (年度): 2001 – 2003
• 研究課題ステータス: 完了 (2003年度)
• 配分額: 3,600千円 (直接経費: 3,600千円); 2003年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円); 2002年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円); 2001年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
• キーワード: Dorfin / ユビキチン化封入体 / ユビキチンリガーゼ / ユビキチン-プロテアソーム経路 / SOD1 / synphilin-l / パーキンソン病 / 多系統萎縮症 / 筋萎縮性側索硬化症 / 遺伝子発現プロファイリング / 変異SOD1 / ユビチキン化封入体 / XIAP / 神経細胞死

研究概要

1.孤発性筋萎縮性側索硬化症(ALS)脊髄において発現が増加している新規分子Dorfinを同定した.Dorfinは,孤発性および家族性ALSの脊髄運動ニューロンに特異的に出現するユビキチン化封入体に局在していることを見出した.DorfinはRING-finger/IBRドメインを有するユビキチンリガーゼであることを明らかにし,家族性ALSの原因である変異型SOD1を基質の一つとして特異的にユビキチン化して,変異SOD1による神経細胞障害を防御することを報告した.Dorfinは野生型SOD1とは相互作用せず,コンフォメーション異常をきたす変異型SOD1を特異的に認識することより,細胞質内において蛋白質品質管理を担っていることが推定された.孤発性ALSにおいてもDorfinが局在したユビキチン化封入体が存在することから,孤発性ALSにおいてもコンフォメーション異常をきたした蛋白質が発症の原因となっている可能性があり,今後Dorfinの基質蛋白質の同定が孤発性ALSの病態解明に重要であると考えられた.
2.変異型SOD1による家族性ALSにおいては,変異型SOD1のミトコンドリアへの移行にともなうシトクロームcの放出とそれに続くカスパーゼの活性化が運動ニューロン障害に重要であると考えられているが,Dorfinは変異型SOD1のユビキチン・プロテアソーム経路での分解を促進することにより,ミトコンドリアへ移行する変異型SOD1を減少させ,シトクロームcの放出やカスパーゼの活性化を抑制し,神経細胞保護作用を発揮することを明らかにした.
3.Dorfinは,ALSのみならずパーキンソン病,レビー小体性痴呆,多系統萎縮症などの?-synucleinが中枢神経系に蓄積する疾患(?-synucleinopahy)においても,神経細胞・グリア細胞内に出現するユビキチン化封入体に局在していることを明らかにした.?-synucleinopahyにおいては,?-synucleinとともにユビキチン化封入体の主要な構成成分であるsynphilin-lを,Dorfinのユビキチン化基質として同定した.DorfinがALS,?-synucleinopahyなどの神経細胞の細胞質内にユビキチン化封入体を形成する疾患において,ユビキチン化封入体形成,神経細胞保護に広く関与している可能性が示唆された.
4.synphilin-lのankyrin-likeリピート,coiled-coil領域およびATP/GTP結合領域を含む中心部分が単独で培養細胞内に凝集体を形成し,細胞毒性を有することを明らかにした.?-synucleiとともにsynphilin-lの凝集・蓄積が?-synucleinopahyの病態に関与していると考えられた.

研究成果

• [文献書誌] Takeuchi H.Niwa J, Hishikawa N, Ishigaki S, Tanaka F, Doyu M, Sobue G: "Dorfin prevents cell death by reducing mitochondrial localizing mutant superoxide dismutase 1 in a neuronal cell model of familial amyotrophic lateral sclerosis"J.Neurochem.. (in press). (2004)
• [文献書誌] Hishikawa N, Niwa J, Doyu M, Ito T, Ishigaki S, Hashizume Y, Sobue G.: "Dorfin localizes to the ubiquitylated inclusions in Parkinson's disease, dementia with Lewy bodies, multiple system atrophy, and amyotrophic lateral sclerosis"Am.J.Pathol.. 163. 609-619 (2003)
• [文献書誌] Ito T, Niwa J, Hishikawa N, Ishigaki S, Doyu M, Sobue G: "Dorfin localizes to Lewy bodies and ubiquitylates synphilin-1."J.Biol.Chem.. 278. 29106-29114 (2003)
• [文献書誌] Ando Y, Liang Y, Ishigaki S, Niwa J, Jiang Y, Kobayashi Y, Yamamoto M, Doyu M, Sobue G: "Caspase-1 and -3 mRNAs are differentially upregulated in motor neurons and glial cells in mutant SOD1 transgenic mouse spinal cord : a study using laser microdissection and real-time RT-PHR"Neurochem.Res.. 28. 839-846 (2003)
• [文献書誌] 丹羽淳一, 祖父江元: "運動ニューロン疾患と蛋白細胞内蓄積"神経研究の進歩. 48. 74-85 (2004)
• [文献書誌] 丹羽淳一, 祖父江元: "筋萎縮性側索硬化症とDorfin"実験医学. 22. 298-303 (2004)
• [文献書誌] 丹羽淳一, 祖父江元: "新規ユビキチンリガーゼDorfinと神経変性疾患"脳と神経. 55. 856-868 (2003)
• [文献書誌] Niwa J, Isigaki S, Hishikawa N, Yamamoto M, Doyu M, Murata S, Tanaka K, Taniguchi N, Sobue G: "Dorfin ubiquitylates mutant SOD1 and prevents mutant SOD1-media neurotoxicity"J. Biol. Chem.. 277. 36793-36798 (2002)
• [文献書誌] Ishigaki S, Niwa J, Ando Y, Yoshihara T, Sawada K, Doyu M, Yamamoto M, Kato K, Yotsumoto Y, Sobue G: "Differentially expressed genes in sporadic amyotrophic lateral sclerosis spinal cords--screening by molecular indexing and subsequent cDNA microarray analysis"FEBS Lett.. 531. 354-358 (2002)
• [文献書誌] Ishigaki S, Liang Y, Yamamoto M, Niwa J, Ando Y, Yoshihara T, Takeuchi H, Doyu M, Sobue G: "X-Linked inhibitor of apoptosis protein is involved in mutant SOD1-mediated neuronal degeneration"J. Neurochem.. 82. 576-584 (2002)
• [文献書誌] Yoshihara T, Ishigaki S, Yamamoto M, Liang Y, Niwa J, Takeuchi H, Doyu M, Sobue G: "Differential expression of inflammation-and apoptosis-related g in spinal cords of a mutant SOD1 transgenic mouse model of fami amyotrophic lateral sclerosis"J. Neurochem.. 80. 158-167 (2002)
• [文献書誌] Takeuchi H, Kobayashi Y, Yoshihara T, Niwa J, Doyu M, Ohtsuka K, Sobue G: "Hsp70 and Hsp40 improve neurite outgrowth and suppress intracytoplasmic aggregate formation in cultured neuronal cells expressing mutant SOD1"Brain Res.. 949. 11-22 (2002)
• [文献書誌] Ando Y, Liang Y, Ishigaki S, Niwa J, Jiang Y, Kobayashi Y, Yamamoto M, Doyu M, Sobue G: "Caspase-1 and -3 mRNAs are differentially upregulated in motor neu and glial cells in mutant SOD1 transgenic mouse spinal cord -A study using laser microdissection and real-time RT-PCR"Neurochem. Res.. (in press). (2003)
• [文献書誌] Niwa J, Ishigaki S, Doyu M, Sobue G: "Catecholamine Research -From Molecular Insights to Clinical Medic Nagatsu T, Nabeshima T, McCarty R, Goldstein DS, eds"Kluwer Academic/Plenum Publishers. 4 (2002)
• [文献書誌] 丹羽淳一, 祖父江元: "看護のための最新医学講座-1.脳・神経系疾患"中山書店. 7 (2002)