プリオン蛋白の異常化機構解明研究

2019 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 18K05963
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 小林 篤史 北海道大学, 獣医学研究院, 准教授 (50431507)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2021-03-31
• キーワード: プリオン / クロイツフェルト・ヤコブ病 / GPIアンカー

研究実績の概要

本研究では、遺伝性プリオン病の原因遺伝子変異であるM232R変異がプリオン蛋白異常化を誘導する分子メカニズムを解明することを目指している。M232Rはプリオン蛋白成熟の過程で除去されるGlycosylphosphatidylinositol(GPI)アンカリング シグナルペプチド中に存在するため、変異アレルからも野生型と全く同じアミノ酸配列の成熟プリオン蛋白がつくられる。それにもかかわらず、どうしてM232R変異がプリオン病を引き起こすのか、その理由は分かっていない。
昨年度までに、M232R変異はプリオン蛋白の脳内局在およびGPIアンカーのシアル化には影響を与えないことが示唆されていた。これらの点をより詳細に確認するために、本年度はまずM232R変異導入ヒトプリオン蛋白ノックインマウスと野生型ヒトプリオン蛋白ノックインマウスから初代培養神経細胞を作製し、プリオン蛋白の細胞内局在を免疫染色により解析した。その結果、M232R変異プリオン蛋白と野生型プリオン蛋白との間で細胞内局在に差はないことが明らかになった。また、プリオン蛋白GPIアンカーの質量分析LC/ESI-MS/MSによる構造解析にも着手し、野生型ヒトプリオン蛋白ノックインマウスおよびM232R変異を持たない非CJD患者由来のプリオン蛋白GPIアンカーの構造解析をおこなった。その結果、ヒトプリオン蛋白のGPIアンカーの詳細な糖鎖構造を世界で初めて明らかにすると同時に、これまで不明であったプリオン蛋白のGPIアンカー付加部位およびGPIアンカーのシアル酸結合様式を明らかにすることに成功した。

現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

本年度はまずM232R変異導入ヒトプリオン蛋白ノックインマウスと野生型ヒトプリオン蛋白ノックインマウスから初代培養神経細胞を作製し、プリオン蛋白の細胞内局在を免疫染色により解析した。その結果、M232R変異プリオン蛋白と野生型プリオン蛋白との間で細胞内局在に差はないことが明らかになった。また、プリオン蛋白GPIアンカーの質量分析LC/ESI-MS/MSによる構造解析にも着手し、野生型ヒトプリオン蛋白ノックインマウスおよびM232R変異を持たない非CJD患者由来のプリオン蛋白GPIアンカーの構造解析をおこなった。その結果、ヒトプリオン蛋白のGPIアンカーの詳細な糖鎖構造を世界で初めて明らかにすると同時に、これまで不明であったプリオン蛋白のGPIアンカー付加部位およびGPIアンカーのシアル酸結合様式を明らかにすることに成功した。
ヒトプリオン蛋白のGPIアンカー付加部位およびGPIアンカーのシアル酸結合様式の解明は当初予想していなかった成果であり、M232R変異の病態解明とは別に論文発表する予定である。このように、当初計画していた以上の成果が得られたため、上記区分とした。

今後の研究の推進方策

本年度の研究成果により、プリオン蛋白GPIアンカーの質量分析LC/ESI-MS/MSによる構造解析が非常に有用であることが明らかになった。次年度には、この方法を用いてM232R変異導入ヒトプリオン蛋白ノックインマウス由来のプリオン蛋白GPIアンカーの構造解析をおこない、野生型ヒトプリオン蛋白のGPIアンカーとの構造の違いを調べる。また、プリオン蛋白GPIアンカーのシアル化をなくすことでプリオン蛋白の異常化に影響が出るかを調べるため、GPIアンカーのシアル化が起きないPGAP4 KOマウスにプリオンを用いてプリオン感染実験をおこなう。感染マウスにおける潜伏期間、異常型プリオン蛋白の沈着パターンおよび生化学的性質、病変を解析し、プリオン蛋白GPIアンカーのシアル化抑制がプリオン病の病態に与える影響を調べる。

研究成果

• [雑誌論文] Susceptibility of rat immortalized neuronal cell line Rn33B expressing equine major histocompatibility class 1 to equine herpesvirus‐1 infection is differentiation dependent (2020)
  • 著者名/発表者名: Minato Erina、Kobayashi Atsushi、Aoshima Keisuke、Fukushi Hideto、Kimura Takashi
  • 雑誌名: Microbiology and Immunology 巻: 64 ページ: 123～132
  • DOI: 10.1111/1348-0421.12761
  • 査読あり
• [雑誌論文] Upregulation of PD-L1 Expression by Prostaglandin E2 and the Enhancement of IFN-γ by Anti-PD-L1 Antibody Combined With a COX-2 Inhibitor in Mycoplasma bovis Infection (2020)
  • 著者名/発表者名: Goto Shinya、Konnai Satoru、Hirano Yuki、Kohara Junko、Okagawa Tomohiro、Maekawa Naoya、Sajiki Yamato、Watari Kei、Minato Erina、Kobayashi Atsuhi、et al.
  • 雑誌名: Frontiers in Veterinary Science 巻: 7 ページ: in press
  • DOI: 10.3389/fvets.2020.00012
  • 査読あり
• [雑誌論文] Immunohistochemical Analysis of the Harbor Porpoise Using Antipodoplanin Antibody PMab-237 (2019)
  • 著者名/発表者名: Yamada Shinji、Itai Shunsuke、Nakamura Takuro、Takei Junko、Sano Masato、Konnai Satoru、Kobayashi Atsushi、Nakagun Shotaro、Kobayashi Yoshiyasu、Kaneko Mika K.、Kato Yukinari
  • 雑誌名: Monoclonal Antibodies in Immunodiagnosis and Immunotherapy 巻: 38 ページ: 104～107
  • DOI: 10.1089/mab.2019.0014
  • 査読あり
• [雑誌論文] PMab-247 Detects Bear Podoplanin in Immunohistochemical Analysis (2019)
  • 著者名/発表者名: Takei Junko、Furusawa Yoshikazu、Yamada Shinji、Nakamura Takuro、Sayama Yusuke、Sano Masato、Konnai Satoru、Kobayashi Atsushi、Harada Hiroyuki、Kaneko Mika K.、Kato Yukinari
  • 雑誌名: Monoclonal Antibodies in Immunodiagnosis and Immunotherapy 巻: 38 ページ: 171～174
  • DOI: 10.1089/mab.2019.0019
  • 査読あり
• [雑誌論文] Prostaglandin E2 Induced Immune Exhaustion and Enhancement of Antiviral Effects by Anti-PD-L1 Antibody Combined with COX-2 Inhibitor in Bovine Leukemia Virus Infection (2019)
  • 著者名/発表者名: Sajiki Yamato、Konnai Satoru、Okagawa Tomohiro、Nishimori Asami、Maekawa Naoya、Goto Shinya、Watari Kei、Minato Erina、Kobayashi Atsushi、et al.
  • 雑誌名: The Journal of Immunology 巻: 203 ページ: 1313～1324
  • DOI: 10.4049/jimmunol.1900342
  • 査読あり
• [雑誌論文] Epitope Mapping of Anti-Bear Podoplanin Monoclonal Antibody PMab-247 (2019)
  • 著者名/発表者名: Kato Yukinari、Takei Junko、Furusawa Yoshikazu、Sayama Yusuke、Sano Masato、Konnai Satoru、Kobayashi Atsushi、Harada Hiroyuki、Takahashi Maki、Suzuki Hiroyoshi、Yamada Shinji、Kaneko Mika K.
  • 雑誌名: Monoclonal Antibodies in Immunodiagnosis and Immunotherapy 巻: 38 ページ: 230～233
  • DOI: 10.1089/mab.2019.0025
  • 査読あり
• [雑誌論文] Two distinct prions in fatal familial insomnia and its sporadic form (2019)
  • 著者名/発表者名: Takeuchi Atsuko、Mohri Shirou、Kai Hideaki、Tamaoka Akira、Kobayashi Atsushi、Mizusawa Hidehiro、Iwasaki Yasushi、Yoshida Mari、Shimizu Hiroshi、Murayama Shigeo、Kuroda Shigetoshi、Morita Masanori、Parchi Piero、Kitamoto Tetsuyuki
  • 雑誌名: Brain Communications 巻: 1 ページ: fcz045
  • DOI: 10.1093/braincomms/fcz045
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] High drug efflux pump capacity and low DNA damage response induce doxorubicin resistance in canine hemangiosarcoma cell lines (2019)
  • 著者名/発表者名: Morita Atsuya、Aoshima Keisuke、Gulay Kevin Christian Montecillo、Onishi Shinichi、Shibata Yuki、Yasui Hironobu、Kobayashi Atsushi、Kimura Takashi
  • 雑誌名: Research in Veterinary Science 巻: 127 ページ: 1～10
  • DOI: 10.1016/j.rvsc.2019.09.011
  • 査読あり
• [雑誌論文] Autopsy case of MV2K‐type sporadic Creutzfeldt‐Jakob disease with spongiform changes of the cerebral cortex (2019)
  • 著者名/発表者名: Iwasaki Yasushi、Hiraga Keita、Ito Shota、Ando Tetsuo、Akagi Akio、Riku Yuichi、Mimuro Maya、Miyahara Hiroaki、Kobayashi Atsushi、Kitamoto Tetsuyuki、Yoshida Mari
  • 雑誌名: Neuropathology 巻: 39 ページ: 452～460
  • DOI: 10.1111/neup.12595
  • 査読あり
• [学会発表] 孤発性クロイツフェルト・ヤコブ病におけるプリオン株混在の新規組み合わせ (2019)
  • 著者名/発表者名: 小林 篤史, 岩崎 靖, 高尾 昌樹, 齊藤 祐子, 岩城 徹, 毛利 資郎, 北本 哲之
  • 学会等名: 第60回日本神経病理学会総会学術研究会
• [学会発表] A novel combination of prion strain co-occurrence in patients with sporadic Creutzfeldt-Jakob disease (2019)
  • 著者名/発表者名: Atsushi Kobayashi, Yasushi Iwasaki, Masaki Takao, Yuko Saito, Toru Iwaki, Shirou Mohri, Tetsuyuki Kitamoto
  • 学会等名: Asian Pacific Prion Symposium
  • 国際学会
• [学会発表] Characterization of “sporadic CJD” with history of neurosurgery to identify potentially iatrogenic cases (2019)
  • 著者名/発表者名: Tsuyoshi Hamaguchi, Kenji Sakai, Atsushi Kobayashi, Tetsuyuki Kitamoto, Ryusuke Ae, Yosikazu Nakamura, Nobuo Sanjo, Kimihito Arai, Mizuho Koide, Fumiaki Katada, Masafumi Harada, Hiroyuki Murai, Shigeo Murayama, Tadashi Tsukamoto, Hidehiro Mizusawa, Masahito Yamada
  • 学会等名: Asian Pacific Prion Symposium
  • 国際学会