研究課題
筋萎縮性側索硬化症（Amyotrophic Lateral Sclerosis ; ALS）は未だ有効な治療法のない重篤な神経変性疾患であり、一刻も早い創薬基盤の開発が望まれている。家族性ALSの原因遺伝子の一つであるSOD1は、遺伝子変異により構造変化を起こして細胞毒性を発揮する。これまでに我々は野生型SOD1も亜鉛欠乏ストレス状況下では変異型様構造をとることを見出していたが、その詳細な分子機構は全く解明されておらず、変異型様SOD1タンパク質の性質自体ほとんど不明であった。本研究では、変異型様SOD1に着目し、細胞内局在・結合因子探索・翻訳後修飾・分解系といった網羅的基礎研究を徹底的に行うことにより、ストレス条件下でSOD1が構造変化する分子機構の詳細を明らかにし、SOD1遺伝子変異によらない家族性ALSおよび孤発性ALSにおける変異型様SOD1の病態生理学的意義を明らかにすることを目的とする。本年度は、変異型様SOD1の細胞内局在解析と分解機構の解析を主に進めた。まず、培養細胞に膜透過性亜鉛キレーターであるN,N,N',N'-Tetrakis(2-pyridylmethyl)ethylenediamine (TPEN)を加えることにより亜鉛欠乏ストレスを与え、我々が独自に開発した抗変異型SOD1抗体による細胞免疫染色を行い、変異型様SOD1の細胞内局在を解析した。その結果、野生型SOD1が細胞全体に局在しているのに対し、変異型様SOD1は特に細胞質領域に局在していることを明らかにした。また、ゲノムワイドsiRNAスクリーニングにより、変異型様SOD1の分解に関わる候補因子を複数同定した。現在、詳細な機能解析と論文化を進めている。
1: 当初の計画以上に進展している
今年度は、当初の予定通り、変異型様SOD1の細胞内局在と分解機構の解析を進めた。変異型様SOD1の分解機構については、論文化を進める段階にまで到達し、予定以上に研究の進展が見られた。
引き続き、変異型様SOD1の機能解析を進めていく。具体的には、変異型様SOD1の結合因子探索・翻訳後修飾解析を行うことで、亜鉛欠乏ストレス依存的にSOD1が構造変化を起こすのに必要なタンパク質・シグナル伝達経路を同定し、SOD1が構造変化する分子機構の詳細を明らかにする。
生化学・分子生物学実験消耗品費として計画していた研究経費のうち、得られたデータに基づく実験系の変更により、未使用額が生じた。この未使用額については、実験計画の変更に伴う新たな生化学・分子生物学実験消耗品費として、次年度に全額を使用予定である。
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Molecular Cell
巻: 73 ページ: 621～638.e17
doi.org/10.1016/j.molcel.2018.11.006
Nature Communications
巻: 9 ページ: -
doi.org/10.1038/s41467-018-05127-2
