| 研究課題/領域番号 |
18J21936
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| 研究機関 | 首都大学東京 |
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研究代表者 |
岡 未来子 首都大学東京, 理学研究科, 特別研究員(DC1)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-25 – 2021-03-31
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| キーワード | ATP / Glucose metabolism / Aging / Neurodegeneration / Tau / Alzheimer's disease |
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| 研究実績の概要 |
本研究は、（１）脳神経細胞における加齢依存的なATP減少のメカニズムと、（２）アルツハイマー病関連タンパク質タウの毒性に対する脆弱性におけるその役割と関連について調べることを目的としている。これまでに、（１）については、（I)脳神経細胞では加齢依存的にATP量が減少し、それは神経細胞内へのグルコース取り込みを増加させることで抑制できることを、（２）については、（II）Glut過剰発現によってタウタンパク質が減少する、ことを明らかにしてきた。
当該年度は、それらの結果に基づき、内在性グルコーストランスポーター（dGlut1)と脳神経細胞内での加齢依存的なグルコース代謝変化、およびグルコース取り込み増加（Glut過剰発現）によるタウタンパク質の分解経路への効果を主として検討した。その結果、以下のことを明らかにした。（i）内在性dGlut1のmRNA量は、若齢と比べ老齢で減少し、それと相関して脳内グルコース量が低下した。（ii）加齢に伴うATP産生経路に関わる解糖系酵素遺伝子の発現は減少するが、Glut過剰発現により一部の遺伝子において減少が抑制できた。これらより、加齢依存的な脳神経細胞内へのグルコース取り込みの減少が、解糖系の活性を低下させ、ATP量が減少することが示唆された。また、（２）については、タウが減少するメカニズムを、その分解経路の一つであるオートファジーに着目して検討。その結果、（iii）タウ発現ショウジョウバエ の脳神経細胞内において、Glutを過剰発現させると、オートファジーが促進された。さらに（iv)グルコース取り込みを増加させる薬剤Metformin投与によってもタウが減少した。これらより、脳神経細胞内へのグルコース取り込み増加により、毒性タンパク質であるタウがオートファジーを介して分解されるということが示唆された。これらの成果を国内・国際学会で発表した。
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| 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
30年度は、脳神経細胞における加齢依存的なATP減少メカニズムと、アルツハイマー病などの神経変性疾患の原因となるタンパク質タウの毒性に対する脆弱性とその関連の二点に重点を当て研究を行った。研究実績の概要に記したように、多くの新しい知見が得られてきた。ショウジョウバエ のグルコーストランスポーター（Glut1)には多くのスプライシングアイソフォームが存在するため、脳神経細胞内の内在性Glut1の発現解析の際、プライマーの設計を注意深く行う必要があったが、その問題も解決でき、発現アイソフォームの同定も行うことができた。さらに毒性タウの分解メカニズムについても、オートファジーに着目し、新たな知見を得ることができた。当該年度に得られた新規の成果は、国内学会（日本ショウジョウバエ 学会）および国際学会（Cell symposia:Aging and Metabolism)で口頭発表・ポスター発表に採択され、老化を専門とする世界中の研究者からも高い評価を得ることができた。これらより、研究はおおむね順調に進展していると評価する。
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| 今後の研究の推進方策 |
本研究の今後の推進方策を以下に示す。
2 年目（平成31 年度）
（1）加齢に伴うdGlut1の変化を調べる。これまでに、加齢依存的に脳神経細胞内においてdGlut1のmRNA量が減少することがわかった。したがって、2年目はdGlut1の脳神経細胞内の局在変化を調べる。そのために、CRISPR-Cas9システムを用いて、dGlut1-GFPおよびdGlut1-pHluorinのノックインショウジョウバエを作製する。これらノックインショウジョウバエを用いて、若齢および老齢個体の脳神経細胞における内在性dGlut1の細胞膜への局在を、イメージング、免疫電子顕微鏡および免疫染色法によって解析する。また、内在性タンパク質に蛍光タンパク質が融合したMiMIC系統でも同様の実験を行う。（2）加齢による細胞体ATP量減少とタウのリン酸化パターン変化との関連を調べる。これまでに、ヒトのタウを脳神経細胞に発現させたショウジョウバエタウ毒性モデルにさらにGlutを過剰発現させた個体とタウ単独発現個体を比較したところ、Glut過剰発現によりタウタンパク質が減少することがわかった、そのた2年目は、神経変性疾患で報告されているタウの異常リン酸化部位を特異的リン酸化抗体を用いて、ウエスタンブロット法で網羅的に調べる。
これらの成果を国内および国際学会（神経科学会、認知症学会、Society for Neuroscience）で発表する。
3 年目（平成32 年度）
実験（２）を継続する。結果がまとまり次第、論文発表を行う。
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