PINK1-Parkin介在性マイトファジーの分子機構の解明

• 研究課題/領域番号: 23K06971
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分52020:神経内科学関連
• 研究機関: 順天堂大学
• 研究代表者: 柴 佳保里 順天堂大学, 大学院医学研究科, 准教授 (30468582)
• 研究期間 (年度): 2023-04-01 – 2026-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2023年度)
• 配分額: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円); 2025年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2024年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2023年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
• キーワード: Parkin / PINK1 / mitophagy

研究開始時の研究の概要

本研究では、パーキンソン病治療に向けた創薬評定を策定を目指し、PINK1-Parkinを介したマイトファジーの分子機序の全貌の解明を目的とする。具体的には、２つのアプローチ（分子遺伝学的スクリーニングと生化学的スクリーニング）で同定した『PINK1-Parkinシグナルに関与する３分子』に関し、マイトファジーの隔離膜形成や神経ミトコンドリア機能への影響に焦点を当て、細胞生物学的解析とショウジョウバエ分子遺伝学的解析を組み合わせた分子機序解明を試みる。さらに、iPS細胞を用いて、ドパミン神経におけるそれら３分子の役割の評価も目的とする。

研究実績の概要

PINK1とParkinは若年性潜性パーキンソン病の原因遺伝子産物である。PINK1とParkinは協働して不良ミトコンドリアをリン酸化ポリユビキチン鎖で修飾し、マイトファジーで除去する。この現象は、ミトコンドリアの品質管理に重要であると考えられている。本研究では、生化学的スクリーニングとショウジョウバエ分子遺伝学的スクリーニングにて同定したPINK1-Parkinシグナル関連候補分子のマイトファジーにおいて果たす役割を解析し、パーキンソン病の病態解明の理解に貢献することを目的としている。
本年度、生化学的スクリーニングとsiRNA機能スクリーニングにて同定したPINK1-Parkinシグナル関連候補分子Aが、PINK1-Parkinシグナルの下流で活性化するキナーゼTBK1によってリン酸化修飾されることを見いだした。また、マイトファジーをモニターするレポーター mito-Keima-Redを用いて、分子Aがマイトファジー促進分子であることを観察した。一方、ショウジョウバエにおいて、分子AはPINK1-Parkinとミトコンドリア表現型、神経変性の表現型に関して遺伝学的相互作用を示し、さらに中枢ドパミン作動性ニューロンのミトコンドリア形態維持に関与していることを明らかにした。
ショウジョウバエ分子遺伝学的スクリーニングにおいて同定した分子Bにおいては、PINK1ノックアウトハエで観察される飛翔筋のミトコンドリア変性や運動機能障害が分子Bの機能喪失変異の導入で増悪することを確認した。また、分子Bの基本表現型として、ミトコンドリア形態異常や運動機能低下など、PINK1、Parkinノックアウトハエと類似した表現型を呈することを示した。
以上の成果は、PINK1、Parkinにリンクするパーキンソン病発症機構の解明の一助になると期待される。

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

PINK1-Parkinシグナル伝達に関与する新規分子の解析を予定通りに進められている。また、これらの解析に必要なハエ系統の作製も問題なく進行している。

今後の研究の推進方策

PINK1-Parkinシグナルのどのステップにおいて分子Aが関与するのかを分子レベルで明らかにする。現在、分子AがTBK1だけでなく、オートファジーに関連する別のキナーゼによってもリン酸化される可能性を示唆するデータを得ている。今後、これらのキナーゼによるリン酸化部位を同定し、このリン酸化修飾がPINK1-Parkinマイトファジーにどのように影響するのかを明らかにする。また、オートファジーで機能する分子Aの新規結合分子を同定しており、これらの結合がマイトファジーに関与するのかを解析する。
分子Bに関しては、過剰発現系のハエの作製を進め、PINK1-Parkinノックアウトにおける表現型を修飾するか否かの確認を行う。また、分子Bは神経伝達物質の放出に関与することが報告されているので、神経機能における解析も進める予定である。