ミスフォールドタンパク質細胞内封入体の統一的命名理論の構築

• 研究課題/領域番号: 26440090
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 細胞生物学
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 北村 朗 北海道大学, 先端生命科学研究院, 助教 (10580152)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円); 2016年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2015年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2014年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
• キーワード: 細胞質封入体 / 筋萎縮性側索硬化症 / FRET / 蛍光相関分光法 / FRAP / TDP-43 / 封入体 / 拡散 / 分子動態解析 / FCS / ALS / タンパク質凝集体 / RNA / TDP-25 / 神経変性疾患 / タンパク質封入体 / ストレス顆粒 / TDP43 / 浸透圧ストレス

研究成果の概要

ポリペプチドが正しく折りたたまれないことにより生ずるミスフォールドタンパク質の蓄積は，細胞の生存にとってさまざまな悪影響を与え，筋萎縮性側索硬化症 (ALS)のような神経変性疾患の原因ともなり得る．本研究では，ALS原因タンパク質TDP43のカルボキシル末端断片であるTDP35またはTDP25の凝集構造の違いを，蛍光共鳴エネルギー移動 (FRET)法などを初めとする蛍光イメージング手法を用いて明らかにした．さらに，核局在化シグナルを付加したTDP25 (NLS-TDP25)が持つ秩序ある会合構造が封入体の性質を決め，細胞毒性を回避できることがわかった．

研究成果

• [雑誌論文] Different aggregation states of a nuclear localization signal-tagged 25-kDa C-terminal fragment of TAR RNA/ 1 DNA-binding protein 43 kDa (2017)
  • 著者名/発表者名: Akira Kitamura, Sachiko Yuno, Hideki Muto, Masataka Kinjo
  • 雑誌名: Genes to Cells 巻: 印刷中
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Development of new fusion proteins for visualizing amyloid-beta oligomers in vivo. (2016)
  • 著者名/発表者名: Tomoyo Ochiishi, Motomichi Doi, Kazuhiko Yamasaki, Keiko Hirose, Akira Kitamura, Takao Urabe, Nobutaka Hattori, Masataka Kinjo, Tatsuhiko Ebihara & Hideki Shimura
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 6 号: 1 ページ: 22712-22712
  • DOI: 10.1038/srep22712
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Dependence of fluorescent protein brightness on protein concentration in solution and enhancement of it. (2016)
  • 著者名/発表者名: Takamitsu J. Morikawa, Hideaki Fujita, Akira Kitamura, Takashi Horio, Johtaro Yamamoto, Masataka Kinjo, Akira Sasaki, Hiroaki Machiyama, Keiko Yoshizawa, Taro Ichimura, Katsumi Imada, Takeharu Nagai & Tomonobu M. Watanabe
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 6 号: 1 ページ: 22342-22342
  • DOI: 10.1038/srep22342
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Interaction of RNA with a C-terminal fragment of the amyotrophic lateral sclerosis-associated TDP43 reduces cytotoxicity. (2016)
  • 著者名/発表者名: Akira Kitamura, Yusaku Nakayama, Ai Shibasaki, Ayami Taki, Sachiko Yuno, Kayo Takeda, Masao Yahara, Naoki Tanabe & Masataka Kinjo
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 6 号: 1 ページ: 19230-19230
  • DOI: 10.1038/srep19230
  • NAID: 120005749614
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] In vivo fluorescence correlation spectroscopy analyses of FMBP-1, a silkworm transcription factor (2016)
  • 著者名/発表者名: Motosuke Tsutsumi, Hideki Muto, Shohei Myoba, Mai Kimoto, Akira Kitamura, Masakatsu Kamiya, Takashi Kikukawa, Shigeharu Takiya, Makoto Demura, Keiichi Kawano, Masataka Kinjo, Tomoyasu Aizawa
  • 雑誌名: FEBS openbio 巻: 6 号: 2 ページ: 106-125
  • DOI: 10.1002/2211-5463.12026
  • NAID: 120005756103
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Efficient and dynamic nuclear localization of green fluorescent protein via RNA binding. (2015)
  • 著者名/発表者名: Akira Kitamura, Yusaku Nakayama, Masataka Kinjo
  • 雑誌名: Biochem. Biophys. Res. Commun. 巻: 463 号: 3 ページ: 401-406
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2015.05.084
  • NAID: 120005820695
  • 査読あり
• [雑誌論文] Conformational analysis of misfolded protein aggregation by FRET and live-cell imaging techniques. (2015)
  • 著者名/発表者名: Akira Kitamura, Kazuhiro Nagata, Masataka Kinjo
  • 雑誌名: International Journal of Molecular Science 巻: 16 号: 3 ページ: 6076-6092
  • DOI: 10.3390/ijms16036076
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 蛍光相関分光法とFRET を用いた細胞内タンパク質品質管理機構の解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 北村朗
  • 雑誌名: バイオイメージング 巻: 23 ページ: 12-17
  • NAID: 120005572424
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Wide-field光学系FRAPを用いた生細胞内拡散係数の測定検討 (2016)
  • 著者名/発表者名: 北村朗，金城政孝
  • 学会等名: 第７回 光塾
  • 発表場所: 東京工業大学（神奈川県長津田市）
  • 年月日: 2016-12-17
• [学会発表] ALS関連変異型TDP-43の生細胞内構造変化と凝集性の解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 北村朗，油野祥子，柴崎愛，竹田佳世，顔総子，大浦真，山本条太郎，金城政孝
  • 学会等名: 第39回 日本分子生物学会年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2016-12-01
• [学会発表] FRAP/FCS を用いた分子動態解析を用いた神経変性疾患原因研究の最前線 (2016)
  • 著者名/発表者名: 北村朗
  • 学会等名: 第39回 日本分子生物学会年会 Leicaランチョンセミナー
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2016-11-30
  • 招待講演
• [学会発表] FCS and FCCS in living cells (2016)
  • 著者名/発表者名: Akira Kitamura & Masataka Kinjo
  • 学会等名: Course Functional Fluorescence Microscopy Imaging (fFMI) in Biomedical Research
  • 発表場所: カロリンスカ研究所（ストックホルム・スウェーデン）
  • 年月日: 2016-11-08
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] ALS関連変異型TDP-43の生細胞内構造変化と凝集性の解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 北村朗，油野祥子，柴崎愛，竹田佳世，顔総子，大浦真，山本条太郎，金城政孝
  • 学会等名: RNAフロンティアミーティング2016
  • 発表場所: いこいの湯いろは（北海道ニセコ町）
  • 年月日: 2016-09-02
• [学会発表] 蛍光イメージング手法を用いた ALS関連TDP43凝集形成機構の解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 北村朗
  • 学会等名: 第７回 ALSフォーラム
  • 発表場所: ウェスティン都ホテル東京（東京都港区）
  • 年月日: 2016-07-30
  • 招待講演
• [学会発表] 蛍光イメージング手法を用いたALS関連TDP43凝集形成機構の解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 北村朗
  • 学会等名: 第７回 ALSフォーラム
  • 発表場所: シェラトン都ホテル東京（東京都・港区）
  • 年月日: 2016-07-30
  • 招待講演
• [学会発表] 蛍光イメージング法による神経変性疾患関連ミスフォールドタンパク質の凝集形成機構解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 北村朗
  • 学会等名: 生化学若手の会・生物物理若手の会合同企画「蛍光イメージングセミナー～基礎から応用まで～」
  • 発表場所: 北海道大学（北海道札幌市）
  • 年月日: 2016-07-01
  • 招待講演
• [学会発表] 蛍光イメージング手法を用いた神経変性疾患関連タンパク質凝集形成機構の解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 北村朗
  • 学会等名: 生物物理・生化学若手の会北海道支部合同セミナー
  • 発表場所: 北海道大学理学部（北海道・札幌市）
  • 年月日: 2016-07-01
  • 招待講演
• [学会発表] ALS関連TDP43のRNA/DNA結合様式の解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 竹田佳世，北村朗，柴崎愛，金城政孝
  • 学会等名: 第１回 北大・部局横断シンポジウム
  • 発表場所: 北海道大学医学部（北海道・札幌市）
  • 年月日: 2016-03-07
• [学会発表] U6 snRNA強制発現はTDP43機能喪失に伴う細胞死を抑制する (2016)
  • 著者名/発表者名: 矢原真郎，北村朗，金城政孝
  • 学会等名: 第１回 北大・部局横断シンポジウム
  • 発表場所: 北海道大学医学部（北海道・札幌市）
  • 年月日: 2016-03-07
• [学会発表] Optineurinのオートファゴソーム局在化機構の解明 (2016)
  • 著者名/発表者名: 田辺尚貴，北村朗，金城政孝
  • 学会等名: 第１回 北大・部局横断シンポジウム
  • 発表場所: 北海道大学医学部（北海道・札幌市）
  • 年月日: 2016-03-07
• [学会発表] ALS関連TDP43の構造および凝集性と神経細胞死機構の解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 北村朗
  • 学会等名: IGM RNA Biofunctionセミナー
  • 発表場所: 北海道大学遺伝子病制御研究所（北海道・札幌市）
  • 年月日: 2016-02-29
  • 招待講演
• [学会発表] Basics and application of fluorescence correlation spectroscopy (2016)
  • 著者名/発表者名: 北村朗
  • 学会等名: 3rd AIST International Imaging Workshop
  • 発表場所: 独立行政法人産業技術総合研究所（茨城県・つくば市）
  • 年月日: 2016-01-21
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] RNAと核小体局在はALS関連TDP43のカルボキシル末端断片に存在するプリオン様ドメインの構造変化を妨げることで凝集形成と毒性を低減させる (2015)
  • 著者名/発表者名: 北村朗，中山祐作，柴崎愛，滝彩実，油野祥子，金城政孝
  • 学会等名: BMB2015
  • 発表場所: 神戸国際展示場（兵庫県・神戸市）
  • 年月日: 2015-12-03
• [学会発表] 大腸菌組換えTDP43のRNA/DNA結合様式の解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 竹田佳世，北村朗，柴崎愛，金城政孝
  • 学会等名: 第１回 北大イメージング研究会
  • 発表場所: 北海道大学医学部（北海道・札幌市）
  • 年月日: 2015-10-23
• [学会発表] TDP43機能喪失に伴うスプライシング関連低分子RNA恒常性破綻を介した神経細胞死メカニズムの解明 (2015)
  • 著者名/発表者名: 矢原真郎，北村朗，金城政孝
  • 学会等名: 第１回 北大イメージング研究会
  • 発表場所: 北海道大学医学部（北海道・札幌市）
  • 年月日: 2015-10-23
• [学会発表] ALS関連TDP43 C末端断片のRNA結合と核局在は凝集性と共に神経細胞毒性を低減する (2015)
  • 著者名/発表者名: 北村朗，中山祐作，柴崎愛，滝彩実，油野祥子，金城政孝
  • 学会等名: 第七回・光塾
  • 発表場所: 広島大学（広島県・東広島市）
  • 年月日: 2015-09-06
  • 招待講演
• [学会発表] イメージング手法を用いた神経変性疾患関連タンパク質封入体の形成機構解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 北村朗
  • 学会等名: 第４回・蛍光イメージング・ミニシンポジウム
  • 発表場所: 北海道大学電子科学研究所（北海道・札幌市）
  • 年月日: 2015-07-31
  • 招待講演
• [学会発表] ALS関連変異型TDP43に見られる核－細胞質輸送と構造変調 (2015)
  • 著者名/発表者名: 北村 朗，柴崎 愛，油野 祥子， 中山祐作，金城 政孝
  • 学会等名: 第17回・日本RNA学会年会
  • 発表場所: 札幌パークホテル（北海道・札幌市）
  • 年月日: 2015-07-16
• [学会発表] 蛍光相関分光法を用いた大腸菌組み換えTDP43の一本鎖DNA結合解離定数の測定 (2015)
  • 著者名/発表者名: 竹田佳世，柴崎愛，北村朗，金城政孝
  • 学会等名: 第17回・日本RNA学会年会
  • 発表場所: 札幌パークホテル（北海道・札幌市）
  • 年月日: 2015-07-16
• [学会発表] ALS関連変異型TDP43に見られる構造変化と核－細胞質輸送変調の解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 北村朗，
  • 学会等名: 第２回 包括的神経グリア研究会
  • 発表場所: オースプラザ（愛知県名古屋市）
  • 年月日: 2015-01-10 – 2015-01-11
• [学会発表] ALS関連変異型TDP43に見られる異常切断と核－細胞質輸送変調の解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 北村朗，柴崎愛，油野祥子，金城政孝
  • 学会等名: 第37回 日本分子生物学会年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2014-11-25 – 2014-11-27
• [学会発表] 蛍光相関分光法を用いた精製リコンビナントTDP43タンパク質のDNA結合活性解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 柴崎愛，北村朗，寿野良二，金城政孝
  • 学会等名: 第37回 日本分子生物学会年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2014-11-25 – 2014-11-27
• [学会発表] Analysis of structural difference in ALS-linked mutant of TDP-43 by fluorescence imaging in living cells. (2014)
  • 著者名/発表者名: 油野祥子，北村朗，柴崎愛，金城政孝
  • 学会等名: 第52回 日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター（北海道札幌市）
  • 年月日: 2014-09-25 – 2014-09-27
• [学会発表] ALS関連TDP43タンパク質の細胞内構造推定 (2014)
  • 著者名/発表者名: 北村 朗，油野祥子，柴崎愛，寿野良二，金城政孝
  • 学会等名: 第六回 「光塾」
  • 発表場所: 情報通信研究機構（兵庫県神戸市）
  • 年月日: 2014-09-06 – 2014-09-07
• [学会発表] 生細胞蛍光イメージング法を用いた細胞生物学研究 (2014)
  • 著者名/発表者名: 北村朗
  • 学会等名: 第81回・日本細菌学会・北海道支部総会
  • 発表場所: 札幌医科大学（北海道札幌市）
  • 年月日: 2014-08-30
  • 招待講演
• [図書] 阪大･北大コースブック「新・生細胞蛍光イメージング」第21章 (2015)
  • 著者名/発表者名: 北村朗，白燦基，金城政孝
  • 総ページ数: 340
  • 出版者: 共立出版
• [図書] 阪大･北大コースブック「新・生細胞蛍光イメージング」実習８－２ (2015)
  • 著者名/発表者名: 北村朗，白燦基，金城政孝
  • 総ページ数: 340
  • 出版者: 共立出版
• [備考] RNAがタンパク質の凝集を抑制し神経細胞毒性を低減する
  • URL: http://www.hokudai.ac.jp/news/160114_als_pr.pdf
• [備考] アルツハイマー病の原因とされるタンパク質を細胞内で可視化する技術を開発
  • URL: https://www.hokudai.ac.jp/news/160317_alzheimer.pdf
• [備考] 分子混雑が計測できる蛍光タンパク質「GimRET」の開発
  • URL: http://www.hokudai.ac.jp/news/160310_gimret_pr.pdf
• [産業財産権] ヘモシアニン会合体を用いた包摂体の製造方法 (2016)
  • 発明者名: 田中良和、松野明日香、北村朗、金城政孝、姚閔、上野隆史、安部聡
  • 権利者名: 田中良和、松野明日香、北村朗、金城政孝、姚閔、上野隆史、安部聡
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2016-06-01