劣性遺伝性脊髄小脳変性症の分子病態の解明

• 研究課題/領域番号: 20023012
• 研究種目: 特定領域研究
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 生物系
• 研究機関: 新潟大学
• 研究代表者: 西澤 正豊 新潟大学, 脳研究所, 教授 (80198457)
• 研究期間 (年度): 2008 – 2009
• 研究課題ステータス: 完了 (2009年度)
• 配分額: 5,600千円 (直接経費: 5,600千円); 2009年度: 2,800千円 (直接経費: 2,800千円); 2008年度: 2,800千円 (直接経費: 2,800千円)
• キーワード: 脊髄小脳変性症 / 劣性遺伝 / アプラタキシン欠損症 / 1本鎖DNA損傷修復 / 分子病態 / 運動失調症 / 核小体

研究概要

眼球運動失行と低アルブミン血症を伴う早期発症型脊髄小脳失調症(EAOH/AOA1)の原因遺伝子アプラタキシン(APTX)を同定し,その遺伝子産物APTXについて解析してきた.本研究期間では,疾患関連ミスセンス変異型APTX,本邦で最多であるフレームシフト変異型APTXの病態機序の解明を目的とした.野生型,および疾患関連ミスセンス変異型,疾患非関連ミスセンス変異型APTXの組換えタンパク質を作成し.3'末端にリン酸基またはPG基の付加した20merのオリゴヌクレオチドを基質として用いて,3'phosphatase活性や3'PG removal活性を検討した.APTXと蛍光蛋白との融合蛋白を用い,細胞内局在を共焦点レーザー顕微鏡で観察した.さらに,APTXの蛋白-蛋白結合を明らかとするため,N末V5 tag付き全長型APTXと,N末GFP tag付き全長型・断片型・ミスセンス変異型APTXを用い,共免疫沈降法にて解析した.野生型およびAPTX欠損マウス由来の小脳顆粒細胞を用いてコメットアッセイを行い,DNA切断損傷の蓄積量を検討した.APTXは損傷3'断片に関しては3'phosphatase活性や3'PG removal活性を示し,かっ損傷5'断片に関しては強い切断部5'-末断端のadenosine monophosphate (AMP)残基の除去活性を示した.疾患関連ミスセンス変異型APTXであるP206LおよびV263Gは,ともに3'phosphatase活性,3'PG removal活性,5'-AMP removal活性を示さなかった.一方,疾患非関連APTXミスセンス変異体H260Aは,5'-AMP removal活性は示さないが,3'phosphatase活性や3'PG removal活性を示した.また,APTXは二量体形成能をもち,これがAPTXの核小体のGranular Center (GC)への局在に重要であることを示した.一方,疾患関連ミスセンス変異型APTXはこ量体形成能を失い,GCへの局在能を失った.一方,疾患非関連APTXミスセンス変異体H260Aは核小体の二量体形成能を保持しGCへ局在した.APTXの生理活性として,3',5'損傷断端のremoval活性のうち何れが重要であるかを検討するために,APTX欠損神経細胞にH260A,野生型APTXを導入し,その修復機能を検討した.APTX欠損神経細胞では,ブレオマイシン負荷によりDNA単鎖切断損傷が有意に蓄積するが,その損傷は野生型APTXでもH260A変異型APTXでも同様に修復された.一方,本邦で最も多いフレームシフト変異型689 insTに関しては,ミスセンス依存性mRNA分解機構(NMD)により,mRNAの量が減少しておこっていることを見いだした.

研究成果

• [雑誌論文] DNA一本鎖切断損傷修復の破綻による神経変性疾患 (2009)
  • 著者名/発表者名: 他田正義, ら
  • 雑誌名: 細胞工学 29 ページ: 60-66
• [雑誌論文] Patients homozygous and heterozygous for SNCA duplication in a family with parkinsonism and dementia (2008)
  • 著者名/発表者名: Ikeuchi T, Kakita A, Shiga A, Kasuga K, Kaneko H, Tan C-F, Idezuka J, Wakaba yashi K, Onodera O, Iwatsubo T, Nishizawa M, Takahashi H. Ishikawa A
  • 雑誌名: Arch Neurol 65 ページ: 514-519
  • 査読あり
• [雑誌論文] TDP-43 mutation in familial amyotrophic lateral sclerosis (2008)
  • 著者名/発表者名: Yokoseki A, Shiga A, Tan C -F, Tagawa A, Kaneko H, Koyama A, Eguchi H, Tsujino A, Ikeuchi T, Kakita A, Okamoto K, Nishizawa M, Takahashi H, Onodera O
  • 雑誌名: Ann Neurol 63 ページ: 538-542
  • 査読あり
• [雑誌論文] Sporadic amyotrophic lateral sclerosis : two pathological patterns shown by analysis of distribution of TDP-43-immunoreacti ve neuronal and glial cytoplasmic inclusions (2008)
  • 著者名/発表者名: Nishihira Y, Tan C-F, Onodera O, Toyoshima Y, Yamada M, Morita T, Nishizawa M, Kakita A, Takahashi H
  • 雑誌名: Acta Neuropathol 116 ページ: 169-182
  • 査読あり
• [雑誌論文] Total deletion and a missense mutation of ITPR1 in Japanese SCA15 families (2008)
  • 著者名/発表者名: Hara K, Shiga A, Nozaki H, Mitsui J, Takahashi Y, Ishiguro H, Yomono H, Kurisaki H, Goto J, Ikeuchi T, Tsuji S, Nishizawa M, Onodera O
  • 雑誌名: Neurology 71 ページ: 547-551
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mutational analysis in early-onset familial dementia in Japanese population : Role of PSENJ and MAPT R406W mutations (2008)
  • 著者名/発表者名: Ikeuchi T, Kaneko H, Miyashita A, Nozaki H, Kasuga K, Tsukie T, Imamura T, Ishizu H, Aoki K, Ishikawa A, Onodera O, Kuwano R, Nishizawa M
  • 雑誌名: Dementia Geriatr Cogn Disord 26 ページ: 43-49
  • 査読あり
• [雑誌論文] Frequency of nocturnal sudden death in patients with multiple system atrophy (2008)
  • 著者名/発表者名: Shimohata T, Ozawa T, Nakayama H, Tomita M, Shinoda H, Nishizawa M
  • 雑誌名: J Neurol 255 ページ: 1483-1485
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cardiac sympathetic denervation in Parkinson's disease Iinked to SNCA duplication (2008)
  • 著者名/発表者名: Orimo S, Uchihara T, Nakamura A, Mori F, Ikeuchi T, Onodera O, Nishizawa M, Ishikawa A, Kakita A, Wakabayashi K, Takahashi H
  • 雑誌名: Acta Neuropathol 116 ページ: 575-577
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of a high- throughput microarray-based resequencing system for neurological disorders and its application to molecular genetics of amyotropic lateral sclerosis (2008)
  • 著者名/発表者名: Takahashi Y, Seki N,Ishiura H, Mitsui J, Matsukawa T, Kishino A, Onodera 0, Aoki M, Shimozawa N, Murayama S, Itoyama Y, Suzuki Y, Sobue G, Nishizawa M, Goto J. Tsuii S
  • 雑誌名: Arch Neurol 65 ページ: 1326-1332
  • 査読あり
• [雑誌論文] Sporadic amyotrophic lateral sclerosis of long duration is associated with relatively mild TDP-43 pathology (2008)
  • 著者名/発表者名: Nishihira Y, Tan C-F, Hoshi Y, Iwanaga K, Yamada M, Kawachi I, Tsujihata M, Hozumi I, Morita T, Onodera O, Nishizawa M, Kakita A, Takahashi H
  • 雑誌名: Acta Neuropatho 117 ページ: 45-53
  • 査読あり
• [学会発表] 疾患関連変異型APTXの蛋白不安定化機序の解明 (2009)
  • 著者名/発表者名: 佐藤達哉, ら
  • 学会等名: 第50回日本神経学会
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2009-05-21
• [学会発表] Molecular mechanism of nucleolar localization of aprataxin, causative protein for a neurodegenerative disorder (2008)
  • 著者名/発表者名: Sato T, Koyama A, Tada M, Shiga A, Igarashi S, Nishizawa M, Onodera O
  • 学会等名: Neuroscience 2008
  • 発表場所: Washington, DC.USA