リピート関連非ATG翻訳のメカニズム解明

2019 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 19K07823
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 上山 盛夫 大阪大学, 医学系研究科, 特任助教 (20386593)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2022-03-31
• キーワード: RAN翻訳 / ノンコーディングリピート病 / C9-ALS/FTD / ショウジョウバエ / 染色体欠失 / スクリーニング

研究実績の概要

リピート関連非ATG翻訳(RAN翻訳)は、開始コドンATGに非依存的な翻訳であり、遺伝子非翻訳領域内の異常伸長したリピート配列が起因するノンコーディングリピート病の研究から発見された。転写された異常伸長リピートRNAからRAN翻訳により産生されるポリペプチドは神経変性を引き起こすことから、ノンコーディングリピート病の発症におけるRAN翻訳の関与が示唆されている。しかし、RAN翻訳のメカニズムは未解明である。したがって、本研究ではRAN翻訳メカニズムの解明を目的とした。
ノンコーディングリピート病でRAN翻訳が確認されているC9-ALS/FTDモデルショウジョウバエを用いて染色体欠失を利用し、RAN翻訳関連因子の同定のための遺伝学的スクリーニングを本年度は行った。C9-ALS/FTDモデルショウジョウバエはRAN翻訳産物により強い致死率を示す。この致死率を指標に、染色体欠失の導入で致死率が改善する染色体欠失系統をスクリーニングした。これらの染色体領域に存在する遺伝子は致死率改善に寄与する、つまりRAN翻訳関連因子であることが予測される。
第一(X)染色体を除く第二～第四染色体の染色体欠失系統160系統をスクリーニングしたところ、致死率が大幅に改善する欠失系統が14系統、つまりRAN翻訳関連因子を含むと予想される染色体14領域が同定された。
今後はこの14領域について、さらに微小染色体欠失系統や突然変異体を用いてスクリーニングを継続し、RAN翻訳関連遺伝子の同定を行う。

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

当初はRAN翻訳モデル細胞を樹立し、スクリーニングをする予定であったが、早急に樹立することができなかった。しかしながら、すでに樹立済みのRAN翻訳in vivoモデルであるC9-ALS/FTDモデルショウジョウバエを用いた遺伝学的なスクリーニングに早い段階で変更したために、RAN翻訳関連因子の同定までには至ってないが、候補因子を含む染色体領域の同定しており、おおむね順調に進展していると考えている。

今後の研究の推進方策

現在同定しているRAN翻訳関連因子を含む染色体領域を、微小染色体欠失系統を用いてさらに領域を絞り込む。また、絞り込まれた染色体領域に含まれる遺伝子について、突然変異体を利用することですRAN翻訳関連因子の同定を行う。

次年度使用額が生じた理由

培養細胞を用いる実験を中止したために、それに必要な試薬が不要になったため。
培養細胞の実験が進まなかった時は新たにショウジョウバエを用いた実験を行うため、それに必要なショウジョウバエの購入、飼育に必要な消耗品、実験に必要な試薬を追加で購入する。

研究成果

• [雑誌論文] Arylsulfatase A, a genetic modifier of Parkinson's disease, is an α-synuclein chaperone. (2019)
  • 著者名/発表者名: J. S. Lee, K. Kanai, M. Suzuki, W. S. Kim, H. S. Yoo, Y. Fu, D-K. Kim, B. C. Jung, M. Choi, K. W. Oh, Y. Li, M. Nakatani, T. Nakazato, S. Sekimoto, M. Furuyama, H. Yoshino, S. Kubo, K. Nishioka, R. Sakai, M. Ueyama, H. Mochizuki, H-J. Lee, S. P. Sardi, G. M. Halliday, Y. Nagai, P. H. Lee, N. Hattori, S-J. Lee
  • 雑誌名: Brain 巻: 142 ページ: 2845-59
  • DOI: doi: 10.1093/brain/awz205.
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] E46K mutantα-synuclein is more degradation resistant and exhibits greater toxic effects than wild-typeα-synuclein in Drosophila models of Parkinson's disease. (2019)
  • 著者名/発表者名: R. Sakai, M. Suzuki, M. Ueyama, T. Takeuchi, E. N. Minakawa, H. Hayakawa, K. Baba, H. Mochizuki, Y. Nagai
  • 雑誌名: PLoS ONE 巻: 14 ページ: e0218261
  • DOI: doi: 10.1371/journal.pone.0218261.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 神経変性疾患にかかわるリピート関連非ATG依存性翻訳と低複雑性ドメイン (2019)
  • 著者名/発表者名: 上山盛夫、永井義隆
  • 雑誌名: 実験医学 巻: 37 ページ: 3070-6
• [学会発表] Pathological roles of expanded repeat RNA and dipeptide repeat proteins in C9-ALS/FTD model fly (2019)
  • 著者名/発表者名: M. Ueyama, T. Ishiguro, T. Konno, A. Koyama, K. Ishikawa, K. Wada, O. Onodera, Y. Nagai,
  • 学会等名: NEURO2019・第42回日本神経科学大会・第62回神経化学会大会
  • 国際学会
• [学会発表] C9-ALS/FTDモデルショウジョウバエにおけるリピート関連非ATG翻訳の制御 (2019)
  • 著者名/発表者名: 上山盛夫, 石黒太郎, T. F. Gendron, 今野卓哉, 小山哲秀, 和田圭司, 石川欣也, 小野寺理, L. Petrucelli, 永井義隆
  • 学会等名: 第38回日本認知症学会学術集会
• [備考] 大阪大学医学系研究科神経難病認知症探索治療学寄附講座のホームページ
  • URL: http://www2.med.osaka-u.ac.jp/neurother/index.html