細胞質RNAによるタンパク質分解制御が果たすALS発症機構の解明

2016 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15K18365
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 中川 直 東北大学, 医学系研究科, 助教 (30707013)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2017-03-31
• キーワード: ALS / TDP-43 / 細胞内凝集体形成 / RNA / RNase

研究実績の概要

筋萎縮性側索硬化症（ALS）の発症過程において必須な役割を果たすと考えられているTDP-43タンパク質の細胞質凝集体は、ストレス顆粒と呼ばれる構造体に形成されることが明らかとなってきた。しかし、TDP-43のストレス顆粒への移行メカニズムは不明であった。ストレス顆粒はRNAを核として形成されること、およびTDP-43はRNA結合タンパク質であることから、本研究では、TDP-43に結合するRNAが細胞質凝集体形成に寄与すると仮定し、検証した。
初めに、TDP-43の細胞質凝集体形成を培養細胞で誘導できる実験条件を検討した。その結果、酸化ストレスとドキシサイクリン依存的にTDP-43細胞質凝集体形成を再現性良く誘導できる実験条件の確立に成功した。この実験系を用いて骨肉腫由来U2OS細胞と神経芽細胞腫由来SH-SY5Y細胞を比較したところ、SH-SY5Y細胞ではTDP-43細胞質凝集体形成と細胞死が起こりやすいことを見出した。
次に、TDP-43のRNA結合能と細胞質凝集体形成効率の関係を検討した。TDP-43のRNA結合能を欠失させるため、RNA結合領域のアミノ酸に変異を導入し、標的RNAとの結合が約８割減弱することをCLIP-qPCR法により明らかにした。また、RNA結合能を欠失させたTDP-43の細胞質凝集体形成効率は、野生型と比較して約８割減弱していた。
最後に、TDP-43に結合するRNAを分解させるため、TDP-43に活性のあるRNaseを融合させたところ、このタンパク質（TDP-43-RNase）はRNA結合能および細胞質凝集体形成効率がいずれも減少していた。
以上の結果から、TDP-43に結合するRNAは、細胞質凝集体形成を促進することが示唆された。

研究成果

• [雑誌論文] Ubiquitylation of Ku80 by RNF126 Promotes Completion of Nonhomologous End Joining-Mediated DNA Repair. (2017)
  • 著者名/発表者名: Ishida, N., Nakagawa, T., Iemura, S.I., Yasui, A., Shima, H., Katoh, Y., Nagasawa, Y., Natsume, T., Igarashi, K., Nakayama, K.
  • 雑誌名: Mol. Cell. Biol. 巻: 37 ページ: e00347-16
  • DOI: 10.1128/MCB.00347-16.
  • 査読あり
• [雑誌論文] The SCFbeta-TRCP E3 ubiquitin ligase complex targets Lipin1 for ubiquitination and degradation to promote hepatic lipogenesis. (2017)
  • 著者名/発表者名: Shimizu, K., Fukushima, H., Ogura, K., Lien, E.C., Nihira, N.T., Zhang, J., North, B.J., Guo, A., Nagashima, K., Nakagawa, T., Hoshikawa, S., Watahiki, A., Okabe, K., Yamada, A., Toker, A., Asara, J.M., Fukumoto, S., Nakayama, K.I., Nakayama, K., Inuzuka, H., Wei, W.
  • 雑誌名: Sci. Signal. 巻: 10 ページ: eaah4117
  • DOI: 10.1126/scisignal.aah4117.
  • 査読あり
• [学会発表] Interplay of MYC oncogene and ubiquitin-proteasomal degradation of a TFIID component in proliferation switch. (2017)
  • 著者名/発表者名: Tadashi Nakagawa, Masaki Hosogane, Ryo Funayama, Keiko Nakayama.
  • 学会等名: NIH-Tohoku University-International Symposium
  • 発表場所: 東北大学星陵会館（宮城県仙台市）
  • 年月日: 2017-02-17
  • 招待講演
• [学会発表] ユビキチン化によるFACT複合体の機能制御 (2016)
  • 著者名/発表者名: 諸星茜、中川直、中山啓子
  • 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] Molecular analysis of Amyotrophic Lateral Sclerosis associated Cyclin F mutants. (2016)
  • 著者名/発表者名: Yujiao Yu, Akane Morohoshi, Tadashi Nakagawa, Keiko Nakayama.
  • 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] Reactivation of cell proliferation by continuous TGF-β treatment. (2016)
  • 著者名/発表者名: Tadashi Nakagawa, Masaki Hosogane, Ryo Funayama, Keiko Nakayama.
  • 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: 2016-11-30
• [備考] 東北大学がん医学コアセンター細胞増殖制御分野
  • URL: http://www.devgen.med.tohoku.ac.jp/index.html