オートファジー性神経細胞死の分子細胞生物学的研究

2005 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 16GS0315
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 内山 安男 大阪大学, 医学系研究科, 教授 (10049091)
• 研究分担者: 和栗 聡 福島県立医科大学, 医学部, 教授 (30244908) ; 柴田 昌宏 大阪大学, 医学系研究科, 助手 (10343253) ; 小池 正人 大阪大学, 医学系研究科, 助手 (80347210) ; 後藤 邦仁 大阪大学, 医学系研究科, 助手 (10362716) ; 谷田 以誠 順天堂大学, 医学部, 講師 (30296868)
• キーワード: オートファジー / 神経細胞死 / オートファゴソーム / リソソーム / プロテアーゼ / Atg7-KOマウス / リソソームプロテアーゼ / ユビキチン

研究概要

1)リソソームカテプシンD欠損、BとL欠損マウス脳の解析:カテプシンD欠損マウスのみならずカテプシンBとLを欠損するマウスも神経性リポフスチン蓄積症のモデルマウスであることを明ちかにし、その蓄積機構にオートファジーが重要な役割を果たすことを証明した(Am J Pathol)。
2)コンデショナルAtg7欠損マウス肝、および脳の解析:臨床研田中啓二氏、順天堂医学部木南英紀教授との共同研究で実行。肝臓と脳で解析。両者にユビキチン複合体が蓄積することを明らかにした。肝では、粗面小胞体の異常な像が見られ、オートファゴソームにその膜を輸送する可能性が強いことを明らかにした(J Cell Biol)。中枢神経系のニューロンでもユビキチン複合体の沈着が神経細胞に多数見られ、マウスは運動障害を呈し、生後28週までに死に至ることが分かった(Nature, in press;和栗は共同筆頭著者)。これらのことから、オートファジーのシグチルにユビキチンが使われていることが明らかになり、その破綻で細胞内封入体が生じることも分かった。同マウスを用いて、低酸素脳虚血負荷実験を施行し、オートファジーを生じないマウスの海馬CA1錐体細胞は虚血に耐性となることが分かった。これは、本研究の命題であるオートファジー性神経細胞死の存在を示している(論文準備中)。
3)長期保存肝グラフトの虚血再灌流障害に関する研究:長期冷保存(24時間)/移植再灌流実験をラットで行い、グラフト肝不全は、移植後初期のオートファジー性肝細胞死がトリガーになることを明らかにした(Science投稿中)。
4)カテプシンDおよびLC3コンデショナルKOマウスの作製:Dについては、KOできていることを確認し、現在クレマウスと掛け合わせる段階まで来ている。LC3については、ES細胞に導入する所までできた。
5)Atg4B抗体とknockdown細胞を作製し、ラット全組織での発現と機能解析を実施し、その結果を投稿準備中。

研究成果

• [雑誌論文] Different apoptotic mechanisms are activated in male and female brains after neonatal hypoxia-ischaemia. (2006)
  • 著者名/発表者名: Zyu C, Xu F, Wang X, Shibata M, Uchiyama Y, Blomgren K, Hagberg H
  • 雑誌名: J Neurochem 96 ページ: 1016-1027
• [雑誌論文] Bafilomycin A1 Inhibits Chloroquine-Induced Death of Cerebellar Granule Neurons. (2006)
  • 著者名/発表者名: Shacka J, Klocke BJ, Shibata M, Uchiyama Y, Datta G, Schmidt RE, Roth KA
  • 雑誌名: Mol Pharacl mol. 105 ページ: 018408v1
• [雑誌論文] Impairment of starvation-induced and constitutive autophagy in Atg7-deficient mice. (2005)
  • 著者名/発表者名: Komatsu M, Waguri S, Ueno T, Iwata J, Murata S, Tanida I, Ezaki J, Mizushima N, Ohsumi Y, Uchiyama Y, Kominami E, Tanaka K, Chiba T
  • 雑誌名: J Cell Biol 169 ページ: 425-434
• [雑誌論文] Rles of ARFRP1 (ADP-ribosylation factor-related protein 1) in post-Golgi membrane trafficking. (2005)
  • 著者名/発表者名: Hye-Won Shin, Hiromi Kobayashi, Masashi Kitamura, Satoshi Waguri, Tatsuo Suganuma, Yasuo Uchiyama, Kazuhisa Nakayama
  • 雑誌名: J Cell Sci 118 ページ: 4039-4048
• [雑誌論文] Participation of autophagy in storage of lysosomes in neurons from mouse models of neuronal ceroid^lipofuscinoses (Batten disease). (2005)
  • 著者名/発表者名: Koike M, Shibata M, Waguri S, Yoshimura K, Tanida I, Kominami E, Gotow G, Peters C, Figura Kv, Mizushima N, Saftig P, Uchiyama Y
  • 雑誌名: Am J Pathol 167 ページ: 1713-1728
• [雑誌論文] Application of fluorophore-assisted carbohydrate electrophoresis to analysis of disaccharides and oligosaccharides derived from glycosaminoglycans. (2005)
  • 著者名/発表者名: Oonuki Y, Yoshida Yhosi, Uchiyama Y, Asari A
  • 雑誌名: Anal Biochem 343 ページ: 212-222
• [雑誌論文] Macroautophagy- a novel amyloid-b (Ab) peptide-generating athway activated in alzheimer's disease. (2005)
  • 著者名/発表者名: Yu WH, Cuervo AM, Kumar A, Peterhoff CM, Schmidt SD, Lee JH, Mohan PS, Mercken M, Farmery MR, Tjernberg LO, Jiang Y, Duff K, Uchiyama Y, J Naslund, Mathews PM, Cataldo AM, Nixon RA
  • 雑誌名: J Cell Biol 171 ページ: 87-98
• [雑誌論文] Human herpesvirus 6 ORF14 protein and cellular p53 interact with each other and are contained in the virus. (2005)
  • 著者名/発表者名: Takemoto M, Koike M, Mori Y, Yonemoto S, Sasamoto Y, Kondo K, Uchiyama Y, Yamanishi K
  • 雑誌名: J Virol 79 ページ: 13037-13046
• [雑誌論文] Phosphatidylserine-dependent engulfment by macrophages of nuclei from erythroid precursor cells. (2005)
  • 著者名/発表者名: Yoshida H, Kawane K, Koike M, Mori Y, Uchiyama Y, Nagata S
  • 雑誌名: Nature 434 ページ: 754-758
• [雑誌論文] Proteolytic Degradation of Glutamate Decarboxylase Mediates Disinhibition of Hippocamepal CA3 Pyramidal Cells in Cathepsin D-deficient Mice. (2005)
  • 著者名/発表者名: Shimizu, T., Hayashi, Y., Yamada, J., Zhang, J., Yamasaki, J., Ukai, K., Koike, M., Mine, K., Figura, K., Peters, C., Saftig, P., Fukuda, T., Uchiyama, Y., Nakanishi, H.
  • 雑誌名: J Neurochem 94 ページ: 680-690
• [雑誌論文] Participation of autophagy in the degeneration process of rat hepatocytes after transplantation following prolonged cold preservation. (2005)
  • 著者名/発表者名: Lu Z, Dono K, Gotoh K, Shibata M, Koike M, Marubashi S, Miyamoto A, Takeda Y, Nagano H, Umeshita K, Uchiyama Y, Monden M
  • 雑誌名: Arch Histol Cytol 68 ページ: 71-80
• [雑誌論文] PKCλ in pancreatic β-cells mediates glucose-induced insulin secretion via the regulation of gene expression. (2005)
  • 著者名/発表者名: Hashimoto N, kido Y, Uchida T, Matsuda T, Suzuki K, Inoue H, Matsumoto M, Ogawa W, Maeda S, Uchiyama Y, Ohno S, Noda T, Kasuga M
  • 雑誌名: J Clin Inv 115 ページ: 138-145
• [雑誌論文] Loss of autophagy in the central nervous system causes neurodegeneration.
  • 著者名/発表者名: Komatsu M, Waguri S(2人は同等の貢献), Chiba T, Murata S, Iwata J, Ueno Koike, Uchiyama Y, Kominami E, Tanaka K
  • 雑誌名: Nature (In press)
• [雑誌論文] Geno transfer of HGF gene improves learning and memory in the chronic stage of cerebral infarction.
  • 著者名/発表者名: Shimamura M, Sato N, Waguri S, Uchiyama Y, Hayashi T, Iida H, Nakamura T, Ogihara T, Kaneda Y, Morishita R
  • 雑誌名: Hypertension (In press)