パーキンソン病原因遺伝子産物VPS13Cによるオートファジー制御機構の解明

2020 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 20K07910
• 研究機関: 順天堂大学
• 研究代表者: 柴 佳保里 順天堂大学, 医学(系)研究科(研究院), 准教授 (30468582)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2023-03-31
• キーワード: VPS13C / Parkinson's disease / PINK1 / Parkin

研究実績の概要

VPS13C はパーキンソン病原因遺伝子産物である。ヒトではA-Dの4つのパラログが存在し、それぞれ異なる神経変性疾患の原因遺伝子として同定されている。我々が、パーキンソン病モデル動物として用いているショウジョウバエでは、VPS13は単一であり、ヒトVPS13AとVPS13Cとに相同性が高い。
VPS13欠失ハエにおいて、他のパーキンソン病原因遺伝子欠失ハエで見られる基本的な表現型を観察した。その結果、VPS13欠失ハエでは、加齢依存的なドパミン神経細胞の有意な脱落とミトコンドリアの形態異常、全脳ATP産生量の低下、クライミングアッセイを指標とした運動能力が低下することを明らかにした。これらの結果は、VPS13がドパミン神経細胞の生存性とミトコンドリアの機能維持に関与していることを示唆する。次に、神経特異的に蛋白質発現誘導させるドライバーを用いてVPS13欠失ハエにVPS13A、VPS13Cを発現させ、これらの表現型がどのように変化するのかを確認した。結果、ドパミン神経細胞の脱落とミトコンドリア形態においては、ヒトVPS13C発現系統ハエでのみ改善した。また、ATP産生量低下、及び運動能力低下においては、ヒトVPS13A、VPS13C両遺伝子発現、共に回復効果を示した。これらの結果から、ドパミン神経細胞においては、VPS13Cが特異的に関与し、その他の神経機能においては、VPA13A、13C共に重要であることが示唆された。
また、他のパーキンソン病原因遺伝子産物であるPINK1-Parkinとの相互作用の有無を確認したが、上記得られた表現型を修飾する結果は得られなかった。これらの結果から、PINK1-Parkin経路マイトファジーにVPS13は関与しない可能性が高いことが明らかになった。

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

今年度は、VPS13欠失ハエでみられる基本的な表現型を得ている。また、PINK1-Parkinシグナリングとの遺伝学的相互作用の有無を示せたことから、申請時の計画通りにおおむね進行していると判断した。

今後の研究の推進方策

今後は、VPS13欠失ハエで得られた表現型を指標とし、予想されるVPS13関連分子との遺伝学的相互作用の有無を確認する。その為のハエ系統の作製が進行中であるので、同時に完了させる予定である。
関与する分子が同定できれば、その分子機能を踏まえ、VPS13Cとどのように関与するのかを明らかにする。VPS13Cのみ、VPS13Aのみ、また、両遺伝子ノックアウトHeLa細胞の樹立は完了しており、それらを用いて培養細胞系のアッセイも進める。
また、VPS13Cと関連が予想される分子（オートファジー関連分子等）との結合の有無を確認する。結合のある分子がある場合、機能的相互作用を確認する。

次年度使用額が生じた理由

covid19影響において研究が滞った時期があった為である。

研究成果

• [雑誌論文] A Cell-Based High-Throughput Screening Identified Two Compounds Enhance PINK1-Parkin signaling. (2020)
  • 著者名/発表者名: Kahori Shiba-Fukushima, Tsuyoshi Inoshita, Osamu Sano, Hidehisa Iwata, Kei-ichi Ishikawa, Hideyuki Okano, Wado Akamatsu, Yuzuru Imai, Nobutaka Hattori
  • 雑誌名: iScience 巻: 23 ページ: 101048
  • DOI: 10.1016/j.isci.2020.101048
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Reduced astrocytic reactivity in human brains and midobrain organoids with PRKN mutations. (2020)
  • 著者名/発表者名: Masayoshi Kano, Masashi Takanashi, Genko Oyama, Asako Yoritaka, Taku Hatano, Kahori Shiba-Fukushima, Makiko Nagai, Kazutoshi Nishiyama, Kazuko Hasegawa, Tsuyoshi Inoshita, Kei-ichi Ishikawa, Wado Akamatsu, Yuzuru Imai, Silvia Bolognin, Jens Christian Schwamborn, Nobutaka Hattori
  • 雑誌名: NPJ Parkinsons Disease 巻: 6
  • DOI: 10.1038/s41531-020-00137-8
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Identifying therapeutic agents for amelioration of mitochondrial clearance disorder in neurons of familial Parkinson's disease. (2020)
  • 著者名/発表者名: Akihiro Yamaguchi, Kei-ichi Ishikawa, Tsuyoshi Inoshita, Kahori Shiba-Fukushima, Shinji Saiki, Taku Hatano, Akio Mori, Yutaka Oji, Ayami Okuzumi, Yuanzhe Li, Manabu Funayama, Yuzuru Imai, Nobutaka Hattori, Wado Akamatsu
  • 雑誌名: Stem Cell Reports 巻: 14 ページ: 1060-1075
  • DOI: 10.1016/j.stemcr.2020.04.011
  • 査読あり / オープンアクセス