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2017 年度 実績報告書

小胞体・ミトコンドリア膜間領域の破綻に基づくALS病態の統合的理解

研究課題

研究課題/領域番号 17H04986
研究機関名古屋大学

研究代表者

渡邊 征爾  名古屋大学, 環境医学研究所, 助教 (70633577)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2021-03-31
キーワード筋萎縮性側索硬化症 / 小胞体・ミトコンドリア膜間領域 / SOD1 / σ1受容体
研究実績の概要

本年度は当初の研究計画に従い、筋萎縮性側索硬化症(ALS)における小胞体・ミトコンドリア膜間領域(MAM)の破綻を細胞モデルで実証する実験系を樹立するため、ストレスや原因遺伝子の発現に応じたMAMの状態変化を可視化する方法の構築を行った。分割GFPなどを用いた既存の系においては、その結合の強さから人為的なMAMの架橋が生じてしまう恐れを考え、Alfordらによって開発された二量体化依存性緑色蛍光タンパク質(ddGFP, Kd~=0.01mM)を利用し、MAM特異的に蛍光を生じるddGFP発現用コンストラクトを作製した。これをHeLa細胞やNeuro2a細胞に導入し、予想された細胞内局在を示すこと、および我々がMAMを破綻させることを報告している、変異SOD1の発現やSigmar1遺伝子のノックダウンによって蛍光輝度が低下することを確認した。また、このコンストラクトによるGFP蛍光輝度は飢餓ストレス下では上昇し、逆に富栄養下に戻すことで低下した。これは、既に報告されているMAMの飢餓ストレス依存的な形成とよく一致している。従って、本コンストラクトによるMAMの検出は可逆的かつストレス依存的であることが確認できた。ほとんどの導入細胞で、ミトコンドリアの形態は非導入細胞と比較して大きく変化しておらず、人為的なMAMの架橋の影響が生じていないと考えられた。以上のことから、哺乳動物細胞を用いてALS病態におけるMAM破綻を検証する系が構築できたと考えられる。また、今年度は同時にALS原因遺伝子のクローニングを行い、哺乳動物細胞での発現ライブラリーを構築したので、今後、これらを組み合わせて更なる検証を進める予定である。

現在までの達成度 (区分)
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

本年度は研究計画にあったとおり、実験系の構築と今後の検証に必要な発現ライブラリーの準備が完了した。従って、概ね計画通りに順調に進展していると考えられる。今回、樹立した系を用いれば、簡便にMAMの破綻状態を推定することが可能となり、今まで半日近くかかっていたMAMの生化学的単離からリアルタイムでMAMの状態を観察できると期待される。

今後の研究の推進方策

今年度は、ALS原因遺伝子のクローニングにより構築した哺乳動物細胞での発現ライブラリーを組み合わせて、MAM破綻が実際に幅広いALSで共通した病態基盤であるか検証する予定である。なお、今回樹立した系では、検出自体は可能な一方で蛍光輝度が通常のGFPよりも弱いため、分割GFPを用いた系と比較して感度や定量性が低下することが危惧された。人為的なMAMの架橋の恐れを回避しつつ、感度を向上させるため、本年度は並行してddGFPの代わりに分割ルシフェラーゼ(Kd~=0.1mM)を用いて検出を行う、発光バージョンへの改良を併せて行う予定である。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2018 2017

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] Intracerebroventricular administration of Cystatin C ameliorates disease in SOD1-linked amyotrophic lateral sclerosis mice2018

    • 著者名/発表者名
      Watanabe Seiji、Komine Okiru、Endo Fumito、Wakasugi Keisuke、Yamanaka Koji
    • 雑誌名

      Journal of Neurochemistry

      巻: 145 ページ: 80~89

    • DOI

      10.1111/jnc.14285

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] TDP-43 accelerates age-dependent degeneration of interneurons2017

    • 著者名/発表者名
      Tsuiji Hitomi、Inoue Ikuyo、Takeuchi Mari、Furuya Asako、Yamakage Yuko、Watanabe Seiji、Koike Masato、Hattori Mitsuharu、Yamanaka Koji
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 7 ページ: -

    • DOI

      10.1038/s41598-017-14966-w

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Chimeric ZHHH neuroglobin acts as a cell membrane-penetrating inducer of neurite outgrowth2017

    • 著者名/発表者名
      Takahashi Nozomu、Onozuka Wataru、Watanabe Seiji、Wakasugi Keisuke
    • 雑誌名

      FEBS Open Bio

      巻: 7 ページ: 1338~1349

    • DOI

      10.1002/2211-5463.12271

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Mice Heterozygously lacking C-terminal domain of TDP-43 show age-dependent motor dysfunction.2017

    • 著者名/発表者名
      Nishino K, Watanabe S, Endo F, Yamanaka K
    • 学会等名
      第23回世界神経学会議
    • 国際学会
  • [学会発表] 小胞体・ミトコンドリア膜間領域は、筋萎縮性側索硬化症(ALS)の新規治療標的である2017

    • 著者名/発表者名
      渡邊征爾,小峯起,遠藤史人,山中宏二
    • 学会等名
      第40回日本神経科学大会
  • [学会発表] 筋萎縮性側索硬化症におけるシスタチンCの神経保護効果2017

    • 著者名/発表者名
      渡邊征爾,小峯起,遠藤史人,山中宏二
    • 学会等名
      2017年度生命科学系学会合同年次大会
  • [学会発表] ニューログロビンがもつ神経突起伸長能の作用機序の解析2017

    • 著者名/発表者名
      高橋望,小野塚渉,渡邊征爾,若杉桂輔
    • 学会等名
      2017年度生命科学系学会合同年次大会

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公開日: 2018-12-17  

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