神経変性疾患における細胞死の分子メカニズム

• 研究課題/領域番号: 14207032
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 神経内科学
• 研究機関: 独立行政法人理化学研究所
• 研究代表者: 高橋 良輔 独立行政法人理化学研究所, 運動神経変性研究チーム, チームリーダー (90216771)
• 研究分担者: 鈴木 泰行 独立行政法人理化学研究所, 運動神経変性研究チーム, 基礎科学特別研究員 (40321773) ; 今居 譲 (今居 讓) 独立行政法人理化学研究所, 運動神経変性研究チーム, 基礎科学特別研究員 (30321730)
• 研究期間 (年度): 2002 – 2004
• 研究課題ステータス: 完了 (2004年度)
• 配分額: 29,900千円 (直接経費: 23,000千円、間接経費: 6,900千円); 2004年度: 9,750千円 (直接経費: 7,500千円、間接経費: 2,250千円); 2003年度: 9,750千円 (直接経費: 7,500千円、間接経費: 2,250千円); 2002年度: 10,400千円 (直接経費: 8,000千円、間接経費: 2,400千円)
• キーワード: パーキンソン病 / Parkin / Peal-R / ERストレス / 変異S0D1 / トランスジェニックマウス / カスパーゼ / AMPA受容体 / AR-JP / レビー小体 / パエル受容体 / HtrA2 / IAP / AR-AP / ユビキチンリガーゼ / Pael-R / ショウジョウバエ / Glup / 小胞体ストレス / ERAD / CHIP / Hsp70

研究概要

常染色体劣性若年性パーキンソニズム(AR-JP)の病因遺伝子Parkinに結合する蛋白質として、Parkinの免疫沈降物の解析から、CHIPとHsp70を見出した。生体内でParkin、CHIP、Hsp70は巨大な高分子量複合体を形成している。In vitroではHsp70とCHIPはそれぞれParkinのユビキチンリガーゼ活性を抑制あるいは増強する作用があることがわかった。さらに細胞内ではHsp70、CHIPともにParkinを過剰発現させると、Pael-Rの分解が顕著に高まることから、Hsp70とCHIPはParkinのユビキチンリガーゼ活性を制御する因子であることが明らかになった。変異S0D1トランスジェニックALSマウスモデルを用いたALSの研究に関しては、カスパーゼ阻害蛋白質XIAPとp35のトランスジェニックマウスを作製、ALSモデルマウスである変異S0D1トランスジェニックマウスとかけ合わせたところ、前者では症状の進行が遅れたのに対し、後者ではその効果は見られなかった。XIAPはp35が阻害しないカスパーゼ-9を強力に阻害する。さらにヒトALS剖検例の脊髄でもカスパーゼ-9が活性化していることから、ALSの疾患の進行にカスパーゼ-9が重要な役割を担い、治療のターゲットになりうることを指摘した。運動ニューロンに発現するAMPA受容体をカルシウム不透過性にするよう、運動ニューロン特異的にGluR2を過剰発現したトランスジェニックマウスを変異S0D1によるALSモデルマウスをかけ合わせたところ、発症時期が著明に遅延した。このマウスでは酸化的ストレスが抑制され、また加齢とともに増加する変異S0D1のミスフォールド化も顕著に抑制されていた。以上よりカルシウム透過性AMPA受容体は変異S0D1によるALSを増悪させることが明らかになった。

研究成果

• [雑誌論文] Unsaturated fatty acids induce cytotoxic aggregate formation of amyotrophic lateral sclerosis-linked superoxide dismutase 1 mutants. (2005)
  • 著者名/発表者名: Kim YJ, Nakatomi R, Akagi T, Hashikawa T, Takahashi R.
  • 雑誌名: J.Biol.Chem. in press
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Unsaturated fatty acids induce cytotoxic aggregate formation of amyotrophic lateral sclerosis-linked superoxide dismutase 1 mutants. (2005)
  • 著者名/発表者名: Kim YJ
  • 雑誌名: J.Biol.Chem. (in press)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Parkin and ER strtess. Molecular Mechanisms in Parkinson' s disease. (2005)
  • 著者名/発表者名: Imai, Y.
  • 雑誌名: Bioscience (in press)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Parkin phosphorylation and modulation of its E3 ubiquitin ligase activity. (2005)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto, A. et al.
  • 雑誌名: J.Biol.Chem. 280 ページ: 3390-3399
• [雑誌論文] Calcium-permeable AMPA receptors promote misfolding of mutant S0D1 protein and development of amyotrophic lateral sclerosis in a transgenis mouse model. (2004)
  • 著者名/発表者名: Tateno, M., Sadakata, H., Tanaka, M., Itohara, S., Shin, R-M., Miula, M., Masuda, M., Aosaki, T., Urushitani, M., Misawa, H., Takahashi, R.
  • 雑誌名: Hum.Mol.Genet. 13 ページ: 2183-2196
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Calcium-permeable AMPA receptors promote misfolding of mutant SOD1 protein and development of amyotrophic lateral sclerosis in a transgenic mouse model. (2004)
  • 著者名/発表者名: Tateno, M
  • 雑誌名: Hum.Mol.Genet. 13 ページ: 2183-2196
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] The mitochondrial protease Omi-HtrA2 enhances caspase activation through multiple pathways. (2004)
  • 著者名/発表者名: Suzuki, Y. et al.
  • 雑誌名: Cell Death Differ 11 ページ: 208-216
• [雑誌論文] Pael-R is accumulated in Lewy bodies of Parkinson's disease. (2004)
  • 著者名/発表者名: Murakami, T. et al.
  • 雑誌名: Ann.Neurol. 55 ページ: 439-442
• [雑誌論文] Anti-apoptotic function of API2-MALT1 fusion protein involved in t(11;14)(q21;q21) MALT lymphoma. (2004)
  • 著者名/発表者名: Hosokawa, Y. et al.
  • 雑誌名: Cancer Res. 64 ページ: 3452-3457
• [雑誌論文] Differentiation dependent sensitivity to apoptogenic factors in PC12 cells. (2004)
  • 著者名/発表者名: Vyas, S. et al.
  • 雑誌名: J.Biol Chem 279 ページ: 30983-30993
• [雑誌論文] How do Parkin mutation result in neurodegeneration? (2004)
  • 著者名/発表者名: Imai, Y., Takahashi, R.
  • 雑誌名: Curr.Opin.Neurobiol. 14 ページ: 384-389
• [雑誌論文] Parkin and ER stress. (2003)
  • 著者名/発表者名: Takahashi, R., Imai, Y., Hattori, N., Mizuno, Y
  • 雑誌名: Ann.N.Y.Acad.Sci. 991 ページ: 101-106
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Parkin suppresses dopaminergic neuron-selective neurotoxicity induced by Pael-R in Drosophila. (2003)
  • 著者名/発表者名: Yang, Y., Nishimura, I., Imai, Y., Takahashi, R., Lu, B.
  • 雑誌名: Neuron 37 ページ: 911-924
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] The crucial role of caspase-9 in the disease progression of transgenic ALS mouse model. (2003)
  • 著者名/発表者名: Inoue, H., Tsukita, K., Iwasato, T., Suzuki, Y., Tomioka, M, Tateno, M, Nagao, M, Kawata, A., Saido, T.C., Miura, M., Misawa, H., Itohara, S., Takahashi, R.
  • 雑誌名: EMBO J. 22 ページ: 6665-6674
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Parkin and ER stress. (2003)
  • 著者名/発表者名: Takahashi, R
  • 雑誌名: Ann.N.Y.Acad.Sci. 991 ページ: 101-106
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Parkin suppresses dopaminergic neuron-selective neurotoxicity induced by Pael-R in Drosophila. (2003)
  • 著者名/発表者名: Yang, Y
  • 雑誌名: Neuron 37 ページ: 911-924
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] The crucial role of caspase-9 in the disease progression of transgenic ALS mouse model. (2003)
  • 著者名/発表者名: Inoue, H.
  • 雑誌名: EMBO J. 22 ページ: 6665-6674
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] CHIP is associated with Parkin, a gene responsible for familial Parkinson's disease, and enhances its ubiquitin ligase activity. (2002)
  • 著者名/発表者名: Imai, Y., Soda, M., Hatakeyama, S., Akagi, T., Hashikawa, T., Nakayama, K-I., Takahashi.R
  • 雑誌名: Mol.Cell 10 ページ: 55-67
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] CHIP is associated with Parkin, a gene responsible for familial Parkinson's disease, and enhances its ubiquitin ligase activity. (2002)
  • 著者名/発表者名: Imai, Y.
  • 雑誌名: Mol.Cell 10 ページ: 55-67
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [図書] わかる実験医学シリーズユビキチンがわかるタンパク質分解と多彩な生命機能を制御する修飾因子(田中啓二/編) (2004)
  • 著者名/発表者名: 高橋良輔
  • 総ページ数: 138
  • 出版者: 羊土社
• [図書] Parkin and stress. In Molecular Mechanisms in Parkinson's disease,
  • 著者名/発表者名: Imai, Y., Takahashi, R.
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Yang Y.et al.: "Parkin suppresses dopaminergic neuron-selective neurotoxicity induced by Pael-R in Drosophila"Neuron. 37. 911-924 (2003)
• [文献書誌] Misawa H. et al.: "VAChT-Cre.Fast and VAChT-Cre. Slow : Postnatal expression of Cre recombinase in somatomotor neurons with different onset"Genesis. 37. 44-50 (2003)
• [文献書誌] Imai Y.et al.: "A product of the human gene adjacent to parkin is a component of Lewy bodies and suppresses Pael receptor-induced cell death"The Journal of Biological Chemistry. 278. 51901-51910 (2003)
• [文献書誌] Inoue H. et al.: "The crucial role of caspase-9 in the disease progression of transgenic ALS mouse model"EMBO Journal. 22. 6665-6674 (2003)
• [文献書誌] Suzuki Y. et al.: "The mitochondrial protease Omi-HtrA2 enhances caspase activation through multiple pathways"Cell Death Differ.. 11. 208-216 (2004)
• [文献書誌] Murakami T. et al.: "Pael-R is accumulated in Lewy bodies of Parkinson's disease"Ann Neurol.. in press. (2004)
• [文献書誌] Araya, R., Takahashi, R.他: "Yeast two-hybrid screening using consttitutive-active caspase-7 as bait in the identification of PA28 γ as an effector caspase substrate."Cell Death Differ.. 9. 322-328 (2002)
• [文献書誌] Imai, Y., Takahashi, R.他: "CHIP is associated with Parkin, a gene responsible for familial Parkinson's disease, and enhances its ubiquitin ligase activity."Mol.Cell. 10. 55-67 (2002)
• [文献書誌] Kobayashi, S., Takahashi, R.他: "Calpain-mediated X-linked inhibitor of apoptosis degradation in neutrophil apoptosis and its impairment in chronic neutrophilic leukemia."J.Biol.Chem. 277. 33968-33977 (2002)
• [文献書誌] Urushitani, U., Takahashi, R.他: "Proteasomal inhibition by misfolded mutant superoxide dismutase 1 induces selective motor neuron death in familial amyotrophic Iateral sclerosis."J.Neurochem. 83. 1030-1042 (2002)
• [文献書誌] Takahashi, R., ImaI, Y.他: "Parkin and ER stress"Ann.N.Y.Acad.Sci.. (印刷中). (2003)
• [文献書誌] 高橋 良輔: "パーキンの機能"生化学. 74. 471-476 (2002)