細胞内異常タンパク質凝集体形成のメカニズムの解明

• 研究領域: 脳内環境：恒常性維持機構とその破綻
• 研究課題/領域番号: 26111730
• 研究種目: 新学術領域研究(研究領域提案型)
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 生物系
• 研究機関: 公益財団法人東京都医学総合研究所
• 研究代表者: 野中 隆 公益財団法人東京都医学総合研究所, 認知症･高次脳機能研究分野, 副参事研究員 (30356258)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 10,140千円 (直接経費: 7,800千円、間接経費: 2,340千円); 2015年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円); 2014年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
• キーワード: TDP-43 / リン酸化 / 凝集体 / カゼインキナーゼ

研究実績の概要

前頭側頭葉変性症（FTLD-TDP）や筋萎縮性側索硬化症（ALS）の患者脳などに見られるユビキチン陽性の細胞内異常凝集体の主要な構成タンパク質としてTDP-43が同定された。患者脳に蓄積したTDP-43はユビキチン化および異常リン酸化を受けていることが知られているが、どのようなキナーゼがTDP-43の細胞内蓄積に関与するかは不明である。本研究では、TDP-43の細胞内蓄積を促進させるキナーゼの同定を目的とした。SH-SY5Y細胞を用いて、これまでにTDP-43の異常リン酸化に関与することが報告されている種々のキナーゼとTDP-43を共発現させて、TDP-43リン酸化抗体を用いた生化学および免疫組織化学的解析を行った。その結果、Casein kinase 1δ（CK1δ）のC末端部分を欠いた活性型CK1δの共発現により、TDP-43の核から細胞への局在変化および細胞質蓄積が顕著に認められた。またプラスミド由来のTDP-43だけでなく、内在性TDP-43も細胞質で蓄積した。さらにTDP-43と活性型CK1δの共発現を経時的に観察したところ、リン酸化TDP-43が蓄積した後で断片化が生じることが判明した。またこれらの変化は活性型CK1δ に依存的であり、キナーゼ活性を欠く変異型CK1δではこの様な変化は見られなかった。さらに、プロテオミクス手法により、変異型CK1δの発現により生じたTDP-43凝集体のリン酸化部位を同定し、そのリン酸化部位変異体では野生型に比べて蓄積量が減少することを見いだした。以上の結果は、活性型CK1δのキナーゼ活性に依存して細胞内でTDP-43が局在変化および蓄積することを示しており、TDP-43の細胞内蓄積の新たなメカニズムを示している。

現在までの達成度 (段落)

27年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

27年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Chorea as a clinical feature of the basophilic inclusion body disease subtype of fused-in-sarcoma-associated frontotemporal lobar degeneration. (2016)
  • 著者名/発表者名: Kawakami I, Kobayashi Z, Arai T, Yokota O, Nonaka T, Aoki N, Niizato K, Oshima K, Higashi S, Katsuse O, Hosokawa M, Hasegawa M, Akiyama H.
  • 雑誌名: Acta Neuropathol Commun 巻: 4 号: 1 ページ: 36-36
  • DOI: 10.1186/s40478-016-0304-9
  • NAID: 120007135517
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Templated aggregation of TDP-43 by seeding with TDP-43 peptide fibrils. (2016)
  • 著者名/発表者名: Shimonaka S, Nonaka T, Suzuki G, Hisanaga SI, Hasegawa M
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 巻: 291 ページ: 8896-8907
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Gain-of-function profilin 1 mutations linked to familial amyotrophic lateral sclerosis cause seed-dependent intracellular TDP-43 aggregation. (2016)
  • 著者名/発表者名: Tanaka Y, Nonaka T, Suzuki G, Kametani F, Hasegawa M.
  • 雑誌名: Human Molecular Genetics 巻: 25 号: 7 ページ: 1420-33
  • DOI: 10.1093/hmg/ddw024
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Phosphorylation of TAR DNA-binding Protein of 43 kDa (TDP-43) by Truncated Casein Kinase 1δ Triggers Mislocalization and Accumulation of TDP-43. (2016)
  • 著者名/発表者名: Nonaka T, Suzuki G, Tanaka Y, Kametani F, Hirai S, Okado H, Miyashita T, Saitoe M, Akiyama H, Masai H and Hasegawa M.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 巻: 291 ページ: 5473-5483
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Interplay between TDP-43 and docosahexaenoic acid-treated processes in amyotrophic lateral sclerosis. (2016)
  • 著者名/発表者名: Cacabelosa D, Ayalaa V, Belen Granado-Serranoa A, Jove M, Torresa P, Boadaa J, Cabre R, Ramirez-Nuneza O, Gonzaloa H, Soler-Canterob A, Carlos Enrique Serranoa J, Josep Bellmunta M, Paz Romerob M, Jose Motilvab M, Nonaka T, Hasegawa M, Ferrerd I, Pamplonaa R, and Portero-Otin M.
  • 雑誌名: Neurobiol. Dis. 巻: 88 ページ: 148-160
  • DOI: 10.1016/j.nbd.2016.01.007
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Neurodegeneration in Frontotemporal Lobar Degeneration and Motor Neurone Disease associated with expansions in C9orf72 is not associated with aggregated forms of dipeptide repeat proteins. (2016)
  • 著者名/発表者名: Davidson Y, Robinson AC, Troakes C, Smith B, Al-Saraj S, Shaw C, Rollinson S, Masuda-Suzukake M, Suzuki G, Nonaka T, Pickering-Brown S, Snowden JS, Hasegawa M, Mann DMA.
  • 雑誌名: Neuropathol Appl Neurobiol. 巻: 42 号: 3 ページ: 242-254
  • DOI: 10.1111/nan.12292
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Biochemical classification of tauopathies by immunoblot, protein sequence and mass spectrometric analyses of sarkosyl-insoluble and trypsin-resistant tau. (2016)
  • 著者名/発表者名: Taniguchi-Watanabe S, Arai T, Kametani F, Nonaka T, Masuda-Suzukake M, Tarutani A, Murayama S, Saito Y, Arima K, Yoshida M, Akiyama H, Robinson A, Mann DM, Iwatsubo T, Hasegawa M.
  • 雑誌名: Acta Neuropathol. 巻: 131(2) 号: 2 ページ: 267-280
  • DOI: 10.1007/s00401-015-1503-3
  • NAID: 120007128537
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Inositol Hexakisphosphate Kinase 2 Promotes Cell Death in Cells with Cytoplasmic TDP-43 Aggregation. (2015)
  • 著者名/発表者名: Nagata E, Nonaka T, Moriya Y, Fujii N, Okada Y, Tsukamoto H, Itoh J, Okada C, Satoh T, Arai T, Hasegawa M, Takizawa S.
  • 雑誌名: Mol Neurobiol. 巻: - 号: 8 ページ: 5377-5383
  • DOI: 10.1007/s12035-015-9470-1
  • 査読あり
• [雑誌論文] Extracellular association of APP and tau fibrils induces intracellular aggregate formation of tau. (2015)
  • 著者名/発表者名: Takahashi M, Miyata H, Kametani F, Nonaka T, Akiyama H, Hisanaga SI, Hasegawa M.
  • 雑誌名: Acta Neuropathol. 巻: 129 号: 6 ページ: 895-907
  • DOI: 10.1007/s00401-015-1415-2
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] αシヌクレイン凝集体のプリオン様性質 (2015)
  • 著者名/発表者名: 野中隆，長谷川成人
  • 雑誌名: 細胞 巻: 47 ページ: 20-23
• [雑誌論文] Pathological alpha-synuclein propagates through neural networks (2014)
  • 著者名/発表者名: Masuda-Suzukake M, Nonaka T, Hosokawa M, Kubo M, Shimozawa A, Akiyama H, Hasegawa M
  • 雑誌名: Acta Neuropathol Commun 巻: 2 号: 1 ページ: 88-88
  • DOI: 10.1186/preaccept-1296467154135944
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Distinct pathways leading to TDP-43-induced cellular dysfunctions. (2014)
  • 著者名/発表者名: Yamashita M, Nonaka T, Hirai S, Miwa A, Okado H, Arai T, Hosokawa M, Akiyama H, Hasegawa M.
  • 雑誌名: Hum Mol Genet. 巻: 23 号: 16 ページ: 4345-56
  • DOI: 10.1093/hmg/ddu152
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] TDP-43 (2014)
  • 著者名/発表者名: 野中隆，長谷川成人
  • 雑誌名: 神経内科 巻: 81 ページ: 630-636
• [雑誌論文] 神経変性における細胞内TDP-43凝集体の意義の解明 (2014)
  • 著者名/発表者名: 野中隆
  • 雑誌名: 遺伝子医学MOOK 巻: 26 ページ: 67-71
• [雑誌論文] TDP-43の神経細胞間伝播 (2014)
  • 著者名/発表者名: 野中隆
  • 雑誌名: 医学のあゆみ 巻: 250 ページ: 513-515
• [雑誌論文] 患者脳に蓄積したTDP-43のプリオン様性質 (2014)
  • 著者名/発表者名: 野中隆，長谷川成人
  • 雑誌名: Dementia Japan 巻: 28 ページ: 28-34
• [学会発表] A novel link between C9ORF72 expansion and phosphorylated TDP-43 aggregation. (2015)
  • 著者名/発表者名: Takashi Nonaka, Genjiro Suzuki, Fuyuki Kametani and Masato Hasegawa
  • 学会等名: SFN2015
  • 発表場所: Chicago(米国）
  • 年月日: 2015-10-17
  • 国際学会
• [学会発表] C9ORF72変異型ジペプチドリピート発現によるリン酸化TDP-43の細胞内蓄積 (2015)
  • 著者名/発表者名: 野中 隆、鈴木元治郎、亀谷富由樹、長谷川成人
  • 学会等名: 第34回日本認知症学会
  • 発表場所: リンクステーションホール青森（青森県青森市）
  • 年月日: 2015-10-02
• [学会発表] 患者脳に出現する異常タンパク質凝集体の細胞間伝播：神経変性疾患の新たな発症メカニズムの可能性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 野中 隆
  • 学会等名: 第45回日本神経精神薬理学会・第37回日本生物学的精神医学会・合同年会
  • 発表場所: タワーホール船堀(東京都江戸川区）
  • 年月日: 2015-09-26
  • 招待講演
• [学会発表] 患者脳内で不溶化したTDP-43のプリオン様性質 (2015)
  • 著者名/発表者名: 野中 隆，長谷川成人
  • 学会等名: 第15回日本蛋白質科学会年会
  • 発表場所: あわぎんホール（徳島県徳島市）
  • 年月日: 2015-06-26
  • 招待講演
• [学会発表] 認知症関連タンパク質のプリオン様性質と細胞モデル (2014)
  • 著者名/発表者名: 野中隆
  • 学会等名: 第33回日本認知症学会学術集会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県，横浜市）
  • 年月日: 2014-11-29
  • 招待講演
• [学会発表] APP 発現によるタウ蓄積の亢進 (2014)
  • 著者名/発表者名: 高橋宗聖，野中隆，久永真市，長谷川成人
  • 学会等名: 第33回日本認知症学会学術集会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県，横浜市）
  • 年月日: 2014-11-29
• [学会発表] TDP-43のC末端領域の凝集に関わる配列の同定 (2014)
  • 著者名/発表者名: 下中翔太郎，，野中隆，久永真市，長谷川成人
  • 学会等名: 第33回日本認知症学会学術集会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県，横浜市）
  • 年月日: 2014-11-29
• [学会発表] Prion-like properties of pathological TDP-43 aggregates from diseased brains. (2014)
  • 著者名/発表者名: Takashi Nonaka
  • 学会等名: Neuroscience 2014
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県，横浜市）
  • 年月日: 2014-09-11
  • 招待講演
• [学会発表] Treatment of cells expressing APP with tau fibrils induces intracellular aggregate formation of tau (2014)
  • 著者名/発表者名: Takahashi M, Nonaka T, Kametani F, Hisanaga S, Hasegawa M
  • 学会等名: Alzheimer's Association International Conference (AAIC2014)
  • 発表場所: Copenhagen（Denmark）
  • 年月日: 2014-07-16
• [学会発表] Phosphorylation of TDP-43 by casein kinase 1 delta facilitates mislocalization and intracellular aggregate formation of TDP-43 (2014)
  • 著者名/発表者名: Takashi Nonaka, Hisao Masai, Masato Hasegawa
  • 学会等名: Alzheimer's Association International Conference (AAIC2014)
  • 発表場所: Copenhagen（Denmark）
  • 年月日: 2014-07-15
• [学会発表] 神経変性疾患の患者脳に蓄積する異常タンパク質の解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 野中隆
  • 学会等名: 第14回日本蛋白質科学会
  • 発表場所: ワークピア横浜・横浜産貿ホール マリネリア（神奈川県，横浜市）
  • 年月日: 2014-06-25
  • 招待講演
• [備考] 認知症プロジェクトホームページ
  • URL: http://www.igakuken.or.jp/dementia/index.html