神経軸索におけるタンパク分解機構とその破綻

2013 年度 実績報告書

• 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: 23111004
• 研究機関: 順天堂大学
• 研究代表者: 内山 安男 順天堂大学, 医学部, 教授 (10049091)
• 研究期間 (年度): 2011-07-25 – 2016-03-31
• キーワード: リソソーム / カテプシンD / オートファジー / LC3 / Atg9A / DFCP1 / Tom20 / spheroid

研究概要

１）軸索／シナプス前領域におけるオートファゴソーム形成因子の同定と
正常マウス脳を用いてシナプス前領域の同定を行い、準精製し、さらにトリプ処理（処理時間が問題ではあるが）した後、蔗糖密度勾配にてシナプス前領域を精製する方法の確立を急いでいる。この方法を用いて、Atg9-GFPノックインマウス脳よりシナプス前領域を精製し、オートファジー関連因子の同定を試みるため、同マウスを繁殖中である。DFCP1とSyntaxin-17についても同様に作成を急いで知る。
２）小脳プルキンエ細胞特異的カテプシンD欠損(CD-/-)マウス（CDf/f:Cre-：CDを欠損すると小脳のプルキンエ細胞について、オートファゴソーム形成に必須なLC3とAtg9Aの局在を免疫組織化学的に検討した。通常、LC３はびまん性の陽性反応として細胞体と樹状突起に、Atg9Aは細胞体と軸索／シナプス終末に見られるが、CD-/-マウスでは、粗大顆粒状の陽性反応として認められた。特に、両者とも、軸索では、Spheroidと呼ばれる腫大した部位に一致して顆粒状の陽性反応が集積していた。一方、リソソーム膜に局在するlamp1とトコンドリアATP合成酵素のサブユニットcの陽性反応は軸索には全く認められなかった。電顕的には、CD-/-マウスの軸索のspheroidには二重膜構造をもつオートファゴソーム様の構造物が蓄積し、終末部にも同様の構造が認められた。さらに、CDをプルキンエ細胞特異的に欠損させたマウスを解析しても同様の所見を認めた。これらの結果は、CD-/-マウスのプルキンエ細胞の軸索／終末では細胞体に戻る途中のオートファゴソームが蓄積していることを強く示唆している。

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

軸索／シナプス前領域におけるAtg因子の解析をカテプシンD欠損マウス脳で始め、軸索にはlamp1やカテプシンB陽性の顆粒がないことを、正常と異常、および初代培養神経細胞で確認した。トランスジェニックマウスは予定通り作成が進み、Atg9Aについては、カテプシンDやParkinを欠損するマウスと交配を開始している。

今後の研究の推進方策

本研究の推進は、新学術領域研究（脳内環境）の計画研究班の一員として、“神経軸索におけるタンパク分解機構とその破綻”についての研究を通して実施する。既に、計画班員同士での共同研究も進めている。

研究成果

• [雑誌論文] SGLT2 selective inhibitor ipragliflozin reduces body fat mass by increasing fatty acid oxidation in high-fat diet-induced obese rats. (2014)
  • 著者名/発表者名: Yokono M, Takasu T, Hayashizaki Y, Mitsuoka K, Kihara R, Muramatsu Y, Miyoshi S, Tahara A, Kurosaki E, Li Q, Tomiyama H, Sasamata M, Shibasaki M, Uchiyama Y
  • 雑誌名: Eur J Pharmacol 巻: 727 ページ: 66-74
  • DOI: 10.1016
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Inhibitory effect of the selective secretion 5-HT receptor antagonist ramosetron on duodenal acidification-induced gastric hypersensitivity in rats. (2014)
  • 著者名/発表者名: Nakafuku-Fukuda, M., Hirata, T., Keto, Y., Yamano, M., Yokoyama, T., Uchiyama, Y.
  • 雑誌名: Eur J Pharmacol 巻: - ページ: -
  • DOI: 10.1016
  • 査読あり
• [雑誌論文] NF-Y inactivation causes atypical neurodegeneration characterized by ubiquitin and p62 accumulation and endoplasmic reticulum disorganization. (2014)
  • 著者名/発表者名: Yamanaka, T., Tosaki, A., Kurosawa, M., Matsumoto, G., Koike, M., Uchiyama, Y., Maity, S.N., Shimogori, T., Hattori, N., *Nukina, N.
  • 雑誌名: Nat Commun 巻: - ページ: -
  • DOI: 10.1038
  • 査読あり
• [雑誌論文] Deregulation of Pancreas-Specific Oxidoreductin ERO1β in the Pathogenesis of Diabetes Mellitus. (2014)
  • 著者名/発表者名: Awazawa, M., Futami, T., Sakada, M., Kaneko, K., Ohsugi, M., Nakaya, K., Terai, A., Suzuki, R., Koike, M., Uchiyama, Y., Kadowaki, T., Ueki, K.
  • 雑誌名: Mol Cell Biol 巻: - ページ: -
  • DOI: 10.1128
  • 査読あり
• [雑誌論文] Generation and analysis of serine protease inhibitor Kazal type 3-Cre driver mice. (2014)
  • 著者名/発表者名: Sakata, K., Ohmuraya, M., Araki, K., Suzuki C, Ida S, Hashimoto D, Wang J, Uchiyama Y, Baba H, *Yamamura K
  • 雑誌名: Exp Animals 巻: 63 ページ: 45-53
  • 査読あり
• [雑誌論文] Local apoptosis modulates early mammalian brain development through the elimination of morphogen-producing cells. (2013)
  • 著者名/発表者名: Nonomura, K., Yamaguchi, Y., Hamachi, M., Koike, M., Uchiyama, Y., Nakazato, K., Mochizuki, A., Sakaue-Sawano, A., Miyawaki, A., Yoshida, H., Kuida, K., *Miura, M.
  • 雑誌名: Dev Cell 巻: 27 ページ: 621-634
  • 査読あり
• [雑誌論文] Exendin-4 improves beta cell function in autophagy-deficient beta cells. (2013)
  • 著者名/発表者名: Abe, H., Uchida, T., Hara, A., Mizukami, H., Komiya, K., Koike, M., Shigihara, N., Toyofuku, Y., Ogihara, T., Uchiyama, Y., Yagihashi, S., Fujitani, Y., Watada, H.
  • 雑誌名: Endicrinology 巻: 154 ページ: 4512-4524
  • 査読あり
• [雑誌論文] Immunocytochemical study of the autophagy marker microtubule-associated protein 1 light chain 3 in normal and steatotic human livers. (2013)
  • 著者名/発表者名: Kashima, J., Shintani-Ishida, K., Nakajima, M., Maeda, H., Unuma, K., Uchiyama, Y., *Yoshida, K.
  • 雑誌名: Hepatology Research 巻: - ページ: -
  • DOI: 10.1111
  • 査読あり
• [雑誌論文] Tuberin activates and controls the distribution of Rac1 via association with p62 and ubiquitin through the mTORC1 signaling pathway. (2013)
  • 著者名/発表者名: Okura, H., Kobayashi, T., Koike, M., Ohsawa, M., Zhang, D., Arai, H., Uchiyama, Y., *Hino O
  • 雑誌名: Int J Oncol 巻: 43 ページ: 447-456
  • DOI: 10.3892/ijo.2013.1984
  • 査読あり
• [雑誌論文] Particle size of latex beads dictates IL-1 production mechanism. (2013)
  • 著者名/発表者名: Adachi, T., Takahara, K., Taneo, J., Uchiyama, Y., *Inaba, K.
  • 雑誌名: PLos One 巻: 8 ページ: e68499
  • 査読あり
• [雑誌論文] Enrichment of GABARAP relative to LC3 in the axonal initial segments of neurons. (2013)
  • 著者名/発表者名: Koike, M., *Tanida, I., Nanao, N., Tada, N., Iwata, J., Ueno, T., Kominami, E., *Uchiyama, Y.
  • 雑誌名: PLos One 巻: 8 ページ: e63568
  • 査読あり
• [雑誌論文] ATP13A2 deficiency induces a decrease in cathepsin D activity, fingerprint-like inclusion body formation, and selective degeneration of dopaminergic neurons. (2013)
  • 著者名/発表者名: Matsui, H., Sato, F., Sato, S., Koike, M., Taruno, Y., Saiki, S., Funayama, M., Ito, H., Taniguchi, Y., Uemura, N., Toyoda, A., Sakaki, Y., Takeda, S., Uchiyama, Y., Hattori, N., *Takahashi, R.
  • 雑誌名: FEBS letters 587 巻: 9 ページ: 1316-25
  • 査読あり
• [雑誌論文] Biogenesis and proteolytic processing of lysosomal DNase II. (2013)
  • 著者名/発表者名: Ohkouchi S, Shibata M, Sasaki M, Koike M, Safig P, Peters C, Nagata S, *Uchiyama Y
  • 雑誌名: PLos One 巻: 8 ページ: e59148
  • 査読あり
• [雑誌論文] Lysosomal storage and advanced senescence in the brain of LAMP-2-deficient Danon disease. (2013)
  • 著者名/発表者名: Furuta, A., Wakabayashi, K., Haratake, J., Kikuchi, H., Kabuta, T., Mori, F., Tokonami, F., Katsumi, Y., Tanioka, F., Uchiyama, Y., Nishino, I., Wada, K.
  • 雑誌名: Acta Neuropathol 巻: 125 ページ: 459-461
  • 査読あり
• [雑誌論文] Differences in expression patterns of cathepsin C/dipeptidyl peptidase I in normal, pathological and aged mouse central nervous systems. (2013)
  • 著者名/発表者名: Koike, M., Shibata, M., Ezaki, J., Peters, C., Saftig, P., Kominami, E., Uchiyama, Y.
  • 雑誌名: Eur J Neurosci 巻: 37 ページ: 816-830
  • 査読あり
• [学会発表] リソソーム蓄積症とオートファジー (学術教育講演) (2014)
  • 著者名/発表者名: 内山 安男
  • 学会等名: 第１１９回日本解剖学会総会•全国学術集会
  • 発表場所: 自治医科大学
  • 年月日: 20140327-20140329
  • 招待講演
• [学会発表] 神経細胞の極性とオートファジー (2014)
  • 著者名/発表者名: 内山 安男
  • 学会等名: 第１９回グリアクラブ特別講演
  • 発表場所: 新潟
  • 年月日: 20140228-20140302
  • 招待講演
• [学会発表] 神経系におけるオートファジー (2014)
  • 著者名/発表者名: 内山 安男
  • 学会等名: 大阪大学蛋白質研究所セミナー 「オートファジーと疾患」
  • 発表場所: 大阪大学蛋白質研究所
  • 年月日: 20140221-20140222
  • 招待講演
• [学会発表] Memorial lecture for the Late Prof. emer. Tsuneo Fujita – Lesson from “Science” of Prof. Fujita. (2013)
  • 著者名/発表者名: Yasuo Uchiyama
  • 学会等名: The 23rd International Symposium on Morphological Sciences
  • 発表場所: Niigata
  • 年月日: 20130910-20130914
  • 招待講演
• [学会発表] 電子顕微鏡方法論
  • 著者名/発表者名: 内山 安男
  • 学会等名: （独）医薬基盤研セミナー
  • 発表場所: （独）医薬基盤研究所
  • 招待講演
• [図書] Autophagy regulates lipid droplet formation and adipogenesis. In: Lipid metabolism. Ed by Rodrigo Valenzuela Baez. (2013)
  • 著者名/発表者名: Uchiyama Y, Kominami E
  • 総ページ数: pp149-162
  • 出版者: InTech