パーキンソン病遺伝子改変モデルの解析及びモデル作成

2010 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 21390272
• 研究機関: 順天堂大学
• 研究代表者: 服部 信孝 順天堂大学, 医学部, 教授 (80218510)
• 研究分担者: 佐藤 栄人 順天堂大学, 医学部, 准教授 (00445537) ; 下 泰司 順天堂大学, 医学部, 准教授 (70286714) ; 舩山 学 順天堂大学, 大学院・医学研究科, 助教 (70468578)
• キーワード: パーキンソン病(PD) / 蛋白分解系 / Mitophagy / IRP2 / parkin / PINK1 / インスリン / TIRF

研究概要

本年度は、parkinノックアウトマウスの膵β細胞を用いてインスリンの分泌機構を検討した。その結果ドパミンのみならずインスリンの分泌低下も観察された。インスリン分泌は二相性によって制御されており、parkinノックアウトマウスでは、第1相の選択的低下が認められた。第1相はシンタキシン依存性のシナプス開口機構であり、ドパミン放出の低下と併せてparkinノックアウトマウスではシンタキシン依存性放出機構が障害されていると考えられた。既にparkinの基質として放臆されているseptin5についてTotal Internal Reflection Fluorescence(TIRF)にて観察してみると線維状に蓄積してあたかもインスリン顆粒の分泌を阻害している像が認められた。この現象が中枢神経系でも観察されるか検討中である。神経系はグルコースを利用している臓器であり、低血糖は致死的状態を惹起する。また過食症にはドパミンが関連していることは明らかであり、インスリン分泌機構はドパミン放出機構と共通したメカニズムをもっていることが予想される。神経系は多様性の高いグループであり、解析上この多様性が大きな弊害となっている。一方、膵β細胞は均一であり、β細胞の解析結果が神経系に適合できることが分かれば、新しい解析方法として有効な手段と高い評価を受ける可能性が高い。一方、parkinのmitophagyへの関与が明らかになり、その活性化にPINK1のミトコンドリア外膜への集積が必須であることが分かった(Kawajiri et al. FEBS Lett 2010 ; Matsuda et al. J Cell Biol 2010)。このPINK1の外膜への集積はミトコンドリア膜電位の低下により誘導される。更にPINK1と結合し、mitophagyを制御する分子Xを見出し、詳細な機能解析を開始した。新規パーキンソン病(PD)モデルとしてIron response protein 2(IRP2)のtransgenic miceとparkin knock out miceを交配して行動異常、そしてドパミン低下の有無を検討した。その結果、加齢に伴い細胞脱落、ドパミン低下が観察され、行動異常もドパミン低下に伴い観察された。更にドパミン補充で症状の改善が観察された。このマウスモデルは特許として出願した。

研究成果

• [雑誌論文] PINK1 stabilized by mitochondrial depolarization recruits Parkin to damaged mitochondria and activates latent Parkin for mitophagy. (2011)
  • 著者名/発表者名: Matsuda N, Sato S, Shiba K, Okatsu K, Saisho K, Gautier CA, Sou YS, Saiki S, Kawajiri S, Sato F, Kimura M, Komatsu M, Hattori N, Tanaka K.
  • 雑誌名: J Cell Biol. 巻: 189(2) ページ: 211-21
  • 査読あり
• [雑誌論文] Impaired in vivo dopamine release in parkin knockout mice. (2010)
  • 著者名/発表者名: Oyama G, Yoshimi K, Natori S, Chikaoka Y, Ren YR, Funayama M, Shimo Y, Takahashi R, Nakazato T, Kitazawa S, Hattori N.
  • 雑誌名: Brain Res. 巻: 1352 ページ: 214-22
  • 査読あり
• [雑誌論文] Parkinson's disease-related LRRK2 G2019S mutation results from independent mutational events in humans. (2010)
  • 著者名/発表者名: Lesage S, Patin E, Condroyer C, Leutenegger AL, Lohmann E, Giladi N, Bar-Shira A, Belarbi S, Hecham N, Pollak P, Ouvrard-Hernandez AM, Bardien S, Carr J, Benhassine T, Tomiyama H, Pirkevi C, Hamadouche T, Cazeneuve C, Basak AN, Hattori N, Durr A, Tazir M, Orr-Urtreger A, Quintana-Murci L, Brice ; A French Parkinson's Disease Genetics Study Group.
  • 雑誌名: Hum Mol Genet. 巻: 19(10) ページ: 1998-2004
  • 査読あり
• [学会発表] The pathogenesis of nigral degeneration in Parkinson's disease : From insights for the mechanisms of familial Parkinson's disease (2010)
  • 著者名/発表者名: 服部信孝
  • 発表場所: Mayo Clinic Jacksonville, Florida(招待講演)
  • 年月日: 2010-01-22
• [図書] Blue Books of Neurology, Movement Disorders 4 : Parkin Mutations Responsible for Familial Parkinson's Disease (2010)
  • 著者名/発表者名: Hattori N, Hatano T, Machida Y, Sato S, Kubo S
  • 総ページ数: 54-65
  • 出版者: SAUNDERS ELSEVIER
• [産業財産権] パーキンソン病モデルマウス及びその作製方法並びに該マウスを用いたパーキンソン病治療薬のスクリーニング方法及び評価方法 (2010)
  • 発明者名: 岩井一宏, 坂田真一, 服部信孝
  • 権利者名: 大阪大学順天堂大学
  • 産業財産権番号: PCT/JP2010/54691
  • 取得年月日: 2010-03-18
  • 外国