新規ALS原因遺伝子(ALS2)の遺伝子産物の細胞内挙動と分子機能の解明

• 研究課題/領域番号: 14380361
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 神経化学・神経薬理学
• 研究機関: 東海大学
• 研究代表者: 秦野 伸二 東海大学, 総合医学研究所, 助教授 (60281375)
• 研究分担者: 大須賀 等 東海大学, 総合医学研究所, 非常勤助教授 (60203775) ; 田中 一則 東海大学, 医学部, 助手 (10338767)
• 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: 14,800千円 (直接経費: 14,800千円); 2004年度: 4,300千円 (直接経費: 4,300千円); 2003年度: 4,700千円 (直接経費: 4,700千円); 2002年度: 5,800千円 (直接経費: 5,800千円)
• キーワード: 筋萎縮性側索硬化症(ALS) / 家族性ALS / ALS2遺伝子 / 運動ニューロン / 神経変性疾患 / グアニンヌクレオチド交換因子 / 低分子量Gタンパク質 / 細胞内膜小胞移送 / 細胞内膜・小胞移送 / タンパク質ドメイン

研究概要

本研究は、申請者らが2001年に同定した家族性筋萎縮性側索硬化症2型の原因遺伝子(ALS2)とその遺伝子産物(ALS2タンパク)の発現ならびに分子機能の解析を通して、運動ニューロン疾患の分子発症機序の解明を目指すものである。具体的には、1)研究材料の開発、2)ALS2タンパク質の細胞・組織内での発現様式および局在解析、3)ALS2タンパク質の分子機能解析、4)ALS2タンパク質と結合する因子の同定、ならびに5)ALS2タンパク質に関連した分子カスケードあるいはシグナル伝達系分子ネットワークの解明、という5項目の研究を実施した。その結果、以下のような成果が得られた。1)ALS2タンパク質が低分子量Gタンパク質Rab5の特異的なグアニンヌクレオチド交換因子(Rab5GEF)であることを明らかにした。2)ALS2タンパク質は初期エンドゾームに局在し、しかも低分子量Gタンパク質Rab5と共発現することにより、エンドゾームの肥大化を誘起することが判明した。3)ALS2分子内のMORN-VPS9ドメインがRab5GEF触媒活性に必須であり、さらにALS2はRab5-EEA1分子シグナル系を賦活化することにより、エンドゾーム融合に促進的に作用することを証明した。4)ALS2タンパク質自身は自己結合し(オリゴマー形成)、その複合体形成がALS2タンパク質の分子活性ならびに細胞内機能に必須であることを明らかにした。5)ALS2のC末領域と高い相同性を示す新規タンパク質ALS2CLの同定に成功し、当該タンパク質がALS2の分子機能を調節する因子である可能性を示した。以上のような研究成果から、ALS2タンパク質はエンドゾーム・膜小胞の動態調節機能を担っており、その機能的喪失がALS2遺伝子変異に起因した運動ニューロン疾患発症の分子基盤になっていると推察された。

研究成果

• [雑誌論文] A Dopamine D4 receptor antagonist attenuates ischemia-induced neuronal cell damage viaupregulation of neuronal apoptosis inhibitory protein. (2005)
  • 著者名/発表者名: Yoshinori Okada
  • 雑誌名: J.Cereb.Blood Flow Metab. (in press)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] A Dopamine D4 receptor antagonist attenuates ischemia-induced neuronal cell damage via upregulation of neuronal apoptosis inhibitory protein. (2005)
  • 著者名/発表者名: Okada, Y., Sakai, H., Kohiki, E., Suga, E., Yanagisawa, Y., Tanaka, K., Hadano, S., Osuga, H., Ikeda, J.-E.
  • 雑誌名: J.Cereb.Blood Flow Metab. (in press)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Genes for amyotrophic lateral sclerosis. (2005)
  • 著者名/発表者名: Hadano, S.
  • 雑誌名: Yobou Igaku Jiten (Asakura Publisher) (in press)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Novel nuclear shuttle proteins, HDBP1 and HDBP2, bind to neuronal cell specificcis-regulatory element in the promoter for the human Huntington's disease (2004)
  • 著者名/発表者名: Kazunori Tanaka
  • 雑誌名: J.Biol.Chem. 279 ページ: 7275-7286
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Homo-oligomerization of ALS2 through its unique carboxy-terminal region is essential for the ALS2-associated Rab5 guanine nucleotide exchange activity and its regulatory function on endosome trafficking. (2004)
  • 著者名/発表者名: Ryota Kunita
  • 雑誌名: J.Biol.Chem. 279 ページ: 38626-38635
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] ALS2CL, the novel protein highly homologous to the carboxy-terminal half of ALS2, binds to Rab5 and modulates endosome dynamics. (2004)
  • 著者名/発表者名: Shinji Hadano
  • 雑誌名: FEBS Lett. 575 ページ: 64-70
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Novel nuclear shuttle proteins, HDBP1 and HDBP2, bind to neuronal cell specific cis-regulatory element in the promoter for the human Huntington's disease gene. (2004)
  • 著者名/発表者名: Tanaka, K., Shouguchi-Miyata, J., Miyamoto, N., Ikeda, J.-E.
  • 雑誌名: J.Biol.Chem. 279 (8) ページ: 7275-7286
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] (2004) Homo-oligomerization of ALS2 through its unique carboxy-terminal region is essential for the ALS2-associated Rab5 guanine nucleotide exchange activity and its regulatory function on endosome trafficking. (2004)
  • 著者名/発表者名: Kunita, R., Otomo, A., Mizumura, H., Suzuki, K., Showguchi-Miyata, J., Yanagisawa, Y., Hadano, S., Ikeda, J.-E.
  • 雑誌名: J.Biol.Chem. 279 (37) ページ: 38626-38635
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] ALS2CL, the novel protein highly homologous to the carboxy-terminal half of ALS2, binds to Rab5 and modulates endosome dynamics. (2004)
  • 著者名/発表者名: Hadano, S., Otomo, A., Suzuki-Utsunomiya, K., Kunita, R., Yanagisawa, Y., Showguchi-Miyata, J., Mizumura, H., Ikeda, J.-E.
  • 雑誌名: FEBS Lett. 575 (1-3) ページ: 64-70
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Homo-oligomerization of ALS2 through its unique carboxy-terminal region is essential for the ALS2-associated Rab5 guanine nucleotide exchange activity and its regulatory function on endosome trafficking. (2004)
  • 著者名/発表者名: Ryota Kunita
  • 雑誌名: J.Biol.Chem. 279・37 ページ: 38626-38635
• [雑誌論文] ALS2CL, the novel protein highly homologous to the carboxy-terminal half of ALS2, binds to Rab5 and modulates endosome dynamics. (2004)
  • 著者名/発表者名: Shinji Hadano
  • 雑誌名: FEBS Lett. 575・1-3 ページ: 64-70
• [雑誌論文] ALS2, a novel guanine nucleotide exchange factor for the small GTPase Rab5, is implicated in endosomal dynamics. (2003)
  • 著者名/発表者名: Asako Otomo
  • 雑誌名: Hum.Mol.Genet. 12 ページ: 1671-1687
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Single-nucleotide polymorphisms in uncoding regions of ALS2 gene of Japanese patients with autosomal-recessive amytrophic lateral sclerosis. (2003)
  • 著者名/発表者名: Isao Nagano
  • 雑誌名: Neurol.Res 25 ページ: 505-509
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] 新しい家族性筋萎縮性側索硬化症遺伝子:ALS2-運動ニューロン疾患における分子接点 (2003)
  • 著者名/発表者名: 秦野 伸二
  • 雑誌名: 医学のあゆみ 205 ページ: 119-123
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] ALS2, a novel guanine nucleotide exchange factor for the small GTPase Rab5, is implicated in endosomal dynamics. (2003)
  • 著者名/発表者名: Otomo, A., Hadano, S., Okada, T., Mizumura, H., Kunita, R., Nishijima, H., Showguchi-Miyata, J., Yanagisawa, Y., Kohiki, E., Suga, E., Yasuda, M., Osuga, H., Nishimoto, T., Naurumiya, S., Ikeda, J.-E.
  • 雑誌名: Hum.Mol.Genet. 12 (14) ページ: 1671-1687
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Single-nucleotide polymorphisms in uncoding regions of ALS2 gene of Japanese patients with autosomal-recessive amyotrophic lateral sclerosis. (2003)
  • 著者名/発表者名: Nagano, I., Murakami, T., Shiote, M., Manabe, Y., Hadano, S., Yanagisawa, Y., Ikeda, J.-E., Abe, K.
  • 雑誌名: Neurol.Res. 25 (5) ページ: 505-509
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] ALS2, the novel gene for a form of recessive amyotrophic lateral sclerosis. -implication in the pathogenesis for motor neuron diseases. (2003)
  • 著者名/発表者名: Hadano, S.
  • 雑誌名: Igaku no Ayumi 205 (2) ページ: 119-123
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Functional human NAIP promoter and transcriptional elements of the human NAIP and ΨNAIP genes. (2002)
  • 著者名/発表者名: Ming Xu
  • 雑誌名: Biochim.Biophys.Acta 1574 ページ: 35-50
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Unstable transmission of the RS447 human megasatellite tandem repetitive sequence that contains the USP17 gene encoding a functional deubiquitinating enzyme. (2002)
  • 著者名/発表者名: Takeya Okada
  • 雑誌名: Hum.Genet. 110 ページ: 302-313
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] HIP14, a novel ankyrin domain-containing protein, links huntingtin to intracellular trafficking and endocytosis. (2002)
  • 著者名/発表者名: Roshni R.Singaraja
  • 雑誌名: Hum.Mol.Genet. 11 ページ: 2815-2828
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] 家族性ALSの新たな遺伝子 (2002)
  • 著者名/発表者名: 秦野 伸二
  • 雑誌名: BRAIN MEDICAL 14 ページ: 47-54
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] ALSの原因遺伝子 (2002)
  • 著者名/発表者名: 秦野 伸二
  • 雑誌名: 生化学 74 ページ: 483-489
  • NAID: 10008692567
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] 筋萎縮性側索硬化症原因遺伝子の同定とゲノム研究 (2002)
  • 著者名/発表者名: 秦野 伸二
  • 雑誌名: ゲノム医学 2 ページ: 231-240
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Functional human NAIP promoter and transcriptional elements of the human NAIP and ΨNAIP gene (2002)
  • 著者名/発表者名: Xu, M., Okada, T., Sakai, H., Miyamoto, N., Yanagisawa, Y., MacKenzie, A.E., Hadano, S., Ikeda, J.-E.
  • 雑誌名: Biochim.Biophys.Acta 1574 (1) ページ: 35-50
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Unstable transmission of the RS447 human megasatellite tandem repetitive sequence that contains the USP17 gene encoding a functional deubiquitinating enzyme. (2002)
  • 著者名/発表者名: Okada, T., Gondo, Y., Goto, J., Kanazawa, I., Hadano, S., Ikeda, J.-E.
  • 雑誌名: Hum.Genet. 110 (4) ページ: 302-313
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] HIP14, a novel ankyrin domain-containing protein, links huntingtin to intracellular trafficking and endocytosis. (2002)
  • 著者名/発表者名: Singaraja, R.R., Hadano, S., Metzler, M., Givan, S., Wellington, C.L, Warby, S., Yanai, A., Gutekunst, C.-A., Leavitt, B.R., Yi, H., Fichter, K., Gan, L, McCutcheon, K., Chopra, V., Michel, J., Hersch, S.M., Ikeda, J.-E., Hayden, M.R.
  • 雑誌名: Hum.Mol.Genet. 11 (23) ページ: 2815-2828
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] The novel gene for the familial ALS. (2002)
  • 著者名/発表者名: Hadano, S.
  • 雑誌名: BRAIN MEDICAL 14 (1) ページ: 47-54
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Causative genes for familial amyotrophic lateral sclerosis. (2002)
  • 著者名/発表者名: Hadano, S.
  • 雑誌名: Seikagaku 74 (6) ページ: 483-489
  • NAID: 10008692567
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Genetic and genomic approaches for identification of genes underlying amyotrophic lateral sclerosis. (2002)
  • 著者名/発表者名: Hadano, S.
  • 雑誌名: Genome Med. 2 (3) ページ: 231-240
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] The causative gene for familial ALS2. (2002)
  • 著者名/発表者名: Hadano, S., Ikeda, J.-E.
  • 雑誌名: Nou Kinou No Kaimei (Gaia Publisher) ページ: 299-305
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] A Dopamine D4 receptor antagonist attenuates ischemia-induced neuronal cell damage via upregulation of neuronal apoptosis inhibitory protein.
  • 著者名/発表者名: Yoshinori Okada
  • 雑誌名: J.Cereb.Blood Flow Metab. (in press)
• [図書] 予防医学事典(松島網治, 酒井敏行, 石川昌, 稲寺秀邦編)、116.筋萎縮性側索硬化症原因遺伝子 (2005)
  • 著者名/発表者名: 秦野 伸二(分担著)
  • 出版者: 朝倉書店、東京(印刷中)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [図書] 脳機能の解明-生命科学の主潮流-(赤池紀扶, 東英穂, 阿部康二, 久保千春編)、第8章神経変性疾患の遺伝子異常と病態解明、家族性筋萎縮性側策硬化症2型(ALS2)の原因遺伝子 (2002)
  • 著者名/発表者名: 秦野 伸二(分担著)
  • 出版者: ガイア出版会、福岡
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Asako Otomo: "ALS2, a novel guanine nucleotide exchange factor for the small GTPase Rab5, is implicated in endosomal dynamics"Hum.Mol.Genet.. 12・14. 1671-1687 (2003)
• [文献書誌] Isao Nagano: "Single-nucleotide polymorphisms in uncoding regions of ALS2 gene of Japanese patients with autosomal-recessive amyotrophic lateral sclerosis"Neurol.Res.. 25・5. 505-509 (2003)
• [文献書誌] Kazunori Tanaka: "Novel nuclear shuttle proteins, HDBP1 and HDBP2, bind to neuronal cell specific cis-regulatory element in the promoter for the human Huntington's disease gene"J.Biol.Chem.. (in press). (2004)
• [文献書誌] 秦野 伸二: "新しい家族性筋萎縮性側索硬化症遺伝子:ALS2-運動ニューロン疾患における分子接点"医学のあゆみ. 205・2. 119-123 (2003)
• [文献書誌] 秦野 伸二: "予防医学事典(松島綱治、酒井敏行、石川昌、稲寺秀邦編)、116.筋萎縮性側索硬化症原因遺伝子"朝倉書店、東京(印刷中). (2004)
• [文献書誌] Ming Xu: "Functional human NAIP promoter and transcriptional elements of the human NAIP and ψNAIP genes"Biochim. Biophys. Acta. 1574(1). 35-50 (2002)
• [文献書誌] Takeya Okada: "Unstable transmission of the RS447 human megasatellite tandem repetitive sequence that contains the USP17 gene encoding a functional deubiquitinating enzyme"Hum. Genet.. 110(4). 302-313 (2002)
• [文献書誌] Roshni R.Singaraja: "HIP14, a novel ankyrin domain-containing protein, links huntingtin to intracellular trafficking and endocytosis"Hum. Mol. Genet.. 11(23). 2815-2828 (2002)
• [文献書誌] 秦野伸二: "家族性ALSの新たな遺伝子"BRAIN MEDICAL. 14(1). 47-54 (2002)
• [文献書誌] 秦野伸二: "ALSの原因遺伝子"生化学. 74(6). 483-489 (2002)
• [文献書誌] 秦野伸二: "筋萎縮性側索硬化症原因遺伝子の同定とゲノム研究"ゲノム医学. 2(3). 231-240 (2002)
• [文献書誌] 秦野伸二 (分担著): "脳機能の解明-生命科学の主潮流-(赤池紀扶、東英穂、阿部康二、久保千春編)、第8章神経変性疾患の遺伝子異常と病態解明、家族性筋萎縮性側索硬化症2型(ALS2)の原因遺伝子"ガイア出版会、福岡. 299-305 (2002)