神経軸索におけるタンパク分解機構とその破綻

2014 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): 2011-04-01 – 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（選択的） / Atg9 / p62 / NBR1 / ユビキチン / 軸索

研究実績の概要

本年度の研究では、
１）p62/NBR1を介する異常なリソソームの選択的オートファジー：カテプシンD (CD)を欠損する脳の神経細胞では、オートファジーが誘導され異常なリソソーム（GROD）がオートファゴソームと共に核周囲に蓄積する。このGRODはオートファゴソームに取り込まれるので、p62/NBR1の局在を検討したところ、GRODの限界膜上にubiquitinと共に局在することが分かった。GRODは電顕で観察する限りニューロンの細胞体と樹状突起には見られるが軸索には認められない。P62/NBR1もGRODと同様に軸索には侵入しないことも明らかとなった。
２）LC3A/Bのダブル欠損マウス脳の低酸素脳虚血障害：生後７日齢マウスの片側総頚動脈を結紮し、１時間後に低酸素（92% N２、8%O2）環境下に２５分間放置。海馬錐体細胞は２４時間から３日後までに死に至る。この時オートファジーが誘導されるが、多くの細胞はカスパーゼ−３は陰性で死ぬ。LC3A/Bを欠損するマウスではほとんどの細胞が生存する。丁度Atg7欠損マウスと同様であった。この結果は、低酸素脳虚血後の海馬錐体細胞の死はオートファジー性であることを示している。
３）Atg9欠損マウスの解析：Nestin-Creマウスを掛け合わせ脳特異的にAtg9を欠損するマウスを得た。生まれてくるマスは１０％前後と少なく、胎生期に死に至る例があることが推測された。出生したマウスは小さく、震えと尻尾の硬直が見られ、１５日齢で見るとヨタヨタした歩き方を呈した。さらに、limb clasping reflexを呈することが分かった。胎生14.5日齢胎仔より得た大脳皮質初代培養ニューロンで見ると、Atg9欠損株より得た細胞は軸索をまっすぐに伸ばさずとぐろを巻くことが分かった。実際、生後脳を見ても一部脳梁の形成不全、神経線維数の減少がみられた。

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

Atg9の中枢における欠損マウスの解析が進み、軸索の伸展不良、脳梁形成不全、異常な神経反射、けいれん発作等が見られること、また胎生期に死に至るケースも多いことが分かった。軸索終末におけるオートファゴソームの形成は、全く抑制され、週末部が大きく拡大することも分かってきた。Atg9の役割に加え、DFCP1とsyntaxin-17をそれぞれ欠損するマウスを増やし始めており、これらの解析も進むものと考えている。

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] CHCHD2 mutations in autosomal dominant late-onset Parkinson's disease: a genome-wide linkage and sequencing study. (2015)
  • 著者名/発表者名: Funayama M, Ohe K, Amo T, Furuya N, Yamaguchi J, Saiki S, Li Y, Ogaki K, Ando M, Yoshino H, Tomiyama H, Nishioka K, Hasegawa K, Saiki H, Satake W, Mogushi K, Sasaki R, Kokubo Y, Kuzuhara S, Toda T, Mizuno Y, Uchiyama Y, Ohno K, Hattori N
  • 雑誌名: Lancet Neurol 巻: 14 ページ: 274-282
  • DOI: 10.1016/S1474-4422(14)70266-2
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Property of Lysosomal Storage Disease associated with Midbrain Pathology in the CNS of LAMP-2-deficient Mice. (2015)
  • 著者名/発表者名: Furuta A, Kikuchi H, Fujita H, Yamada D, Fujiwara Y, Kabuta T, Nishino I, Wada K, Uchiyama Y
  • 雑誌名: Am J Pathol 巻: 185 ページ: 1713-1723
  • DOI: 10.1016/j.ajpath.2015.02.015
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Long-Term Safety Issues of iPSC-Based Cell Therapy in a Spinal Cord Injury Model: Oncogenic Transformation with Epithelial-Mesenchymal Transition. (2015)
  • 著者名/発表者名: Nori S, Okada Y, Nishimura S, Ssaki T, Itakura G, Kobayashi Y, Renault-Mihara F, Shimizu A, Koya I, Yoshida R, Kudoh J, Koike M, Uchiyama Y, Ikeda E, Toyama Y, Nakamura M, Okano H
  • 雑誌名: Stem Cell Rep 巻: 4 ページ: 1-14
  • DOI: 10.1016/j.stemcr.2015.01.006
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Cellular localization and tissue distribution of endogenous DFCP1 protein. (2015)
  • 著者名/発表者名: Nanao T, Koike M, Yamaguchi J, Sasaki M, Uchiyama Y
  • 雑誌名: Biomed Res 巻: 36 ページ: 121-133
  • DOI: 10.2220/biomedres.36.121
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Axonal accumulation of alpha-synuclein in Gaucher disease model of medaka (Oryzias latipes) does not contribute to neurodegeneration. (2015)
  • 著者名/発表者名: Uemura N, 13人中９番目
  • 雑誌名: Pros Genetics 巻: 11 ページ: e1005065
  • DOI: 10.1371
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] A Super-Ecliptic, pHluorin-mKate2, Tandem Fluorescent Protein-Tagged Human LC3 for the Monitoring of Mammalian Autophagy. (2015)
  • 著者名/発表者名: Tanida I, Ueno T, Uchiyama Y
  • 雑誌名: Pros ONE 巻: 9 ページ: e110600
  • DOI: 10.1371
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Increased immunoreactivity of cathepsins in the rat esophagus under chronic acid reflux esophagitis. (2014)
  • 著者名/発表者名: Suyama M, Koik M, Asaoka D, Mori H, Oguro M, Ueno T, Nagahara A, Watanabe S, Uchiyama Y
  • 雑誌名: J Histochem Cytochem 巻: 62 ページ: 645-660
  • DOI: 10.1369
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Spatotemporal expression of TRPM4 in the mouse cochlea. (2014)
  • 著者名/発表者名: Sakuraba M, Murata J, Teruyama R, Kamiya K, Yamaguchi J, Okano Y, Uchiyama Y, Ikeda K
  • 雑誌名: J Neurosci Res 巻: 92 ページ: 1409-1418
  • DOI: 10.1002
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Nirtic oxide-mediated injury of interstitial cells of Cajal and intestinal dysmotility under endotoxemia. (2014)
  • 著者名/発表者名: Ueshima S, Nishida T, Koike M, Matsuda H, Sawa Y, Uchiyama Y
  • 雑誌名: Biomed Res 巻: 35 ページ: 251-262
  • DOI: 10.2220
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Pancreatic β cell failure mediated by mTORC1 hyperactivity and autophagic Pancreatic β cell failure mediated by mTORC1 hyperactivity and autophagic impairment. (2014)
  • 著者名/発表者名: Bartolome A, Kimura-Koyanagi M, Asahara S, Guillén C, Teruyama K, Inoue H, Shimizu S, Kanno A, García-Aguilar A, Koike M, Uchiyama Y, Benito M, Noda T, Kido Y
  • 雑誌名: Diabetes 巻: 63 ページ: 2996-3008
  • DOI: 10.2337
  • 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: 731 ページ: 88-92
  • DOI: 10.1016
  • 査読あり / オープンアクセス
• [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 SN, Shimogori T, Hattori N, Nukina N
  • 雑誌名: Nat Commun 巻: 5 ページ: 3354
  • DOI: 10.1038
  • 査読あり / オープンアクセス
• [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] 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: 34 ページ: 1290-1299
  • DOI: 10.1128
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Immunocytochemical study of the autophagy marker microtubule-associated protein 1 light chain 3 in normal and steatotic human livers. (2014)
  • 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: Hepatol Res 巻: 44 ページ: 779-787
  • DOI: 10.1111
  • 査読あり / オープンアクセス
• [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: 第５５回に本組織細胞化学会総会
  • 発表場所: 松本
  • 年月日: 2014-09-27
  • 招待講演
• [学会発表] オートファジーと認知症 (2014)
  • 著者名/発表者名: 内山安男
  • 学会等名: 第２０回近畿老年期認知症研究会
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2014-07-05
  • 招待講演