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2022 年度 実施状況報告書

パーキンソン病発症におけるLRRK2異常活性化メカニズムとその病的意義の解明

研究課題

研究課題/領域番号 21K06558
研究機関帝京大学

研究代表者

伊藤 弦太  帝京大学, 薬学部, 講師 (10431892)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
キーワードパーキンソン病 / LRRK2 / Rab / リン酸化 / 小胞輸送
研究実績の概要

Leucine-rich repeat kinase 2(LRRK2)は、パーキンソン病(PD)の発症に重要な役割を果たすプロテインキナーゼである。PD発症をもたらす遺伝子変異によりLRRK2の基質タンパク質のリン酸化が異常亢進するが、遺伝子変異がない場合の活性化メカニズムは不明である。Rab29は孤発性PDの発症との関連が遺伝学的に示唆されており、LRRK2の活性化能を有することが知られている。そこで、2022年度は、Rab29タンパク質の生化学的性状を詳細に解析した。その結果、Rab29は他のRabタンパク質と異なり常に膜に局在するユニークな性質を有することを見出し、J Biol Chem誌に発表した。
また、LRRK2の活性化により起きる細胞内現象として、リソソームの局在異常を既に見出している。このリソソーム局在異常は、LRRK2によるRab12リン酸化に依存することが明らかになっていた。興味深いことに、Rab12と同様にLRRK2によりリン酸化されるRab8AやRab10のノックアウトは、リソソーム局在異常に影響を与えなかった。また、これまでHEK293細胞で行ってきた解析を、神経系培養細胞であるSH-SY5Y細胞でも行い、同様の結果を得た。さらに、Rab12のエフェクタータンパク質として知られるRILPL1タンパク質をノックアウトしたときに、リソソーム局在異常が消失することを見出した。これらの結果から、LRRK2の異常活性化はRab12-RILPL1経路を介してリソソーム局在異常を起こすことが示唆された。
リソソームの局在異常の生理的、病的意義を明らかにするために、Rab12の近傍タンパク質を同定し、そのリン酸化の有無により変化するタンパク質の同定を試みている。これらの研究により、LRRK2が神経変性を引き起こすメカニズムの解明を進めていきたい。

現在までの達成度 (区分)
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

当初計画では、2021~2023年度の補助期間において、(1)Rab29によるLRRK2活性化メカニズムの解明、(2)LRRK2異常活性化によるリソソーム局在変化のメカニズムの解明、(3)リソソーム局在異常と神経変性の関連などについて研究を進める予定だった。2022年度は、(1)についてRab29の有する特異な性質について論文報告を行った。また、(2)についてもRab12-RILPL1経路の関与を明らかにし、論文のリバイズを行っている。査読において、神経系細胞での検討を要求されたため、SH-SY5Y細胞でも同様の解析を行った。これにより(3)に大きく貢献するデータが得られた。また、(2)についてはRab12の近傍タンパク質の解析を行い、リン酸化の有無により相互作用が変化する可能性があるタンパク質のリストを得つつある。このようなことから、当初計画に沿って順調に進展していると判断した。

今後の研究の推進方策

Rab29の近傍タンパク質には小胞体(ER)-ゴルジ体タンパク質が多く含まれていたことから、Rab29はER-ゴルジ体の表面に常に存在すると考えられる。現在Rab29ノックアウト細胞において生じる細胞機能の異常を見出いしつつあり、2023年度はこれがLRRK2の活性化とどのように関連するかを検討する予定である。
また、LRRK2活性化によるリソソーム局在異常については、Rab12の機能が障害される可能性を考え、Rab12により局在制御されるタンパク質の網羅的同定を試みる予定である。これらの研究により、Rab29-LRRK2経路による細胞機能異常のメカニズムと、LRRK2活性化によるリソソーム局在異常という細胞病態がもたらす細胞機能の障害について明らかにしていく。

次年度使用額が生じた理由

参加を予定していた学会(日本薬学会年会)がオンライン参加可能となったため、オンラインにて参加した。そのため、旅費相当分を次年度に使用することとした。2023年度分に請求する助成金と合わせて予定通り物品費、旅費として使用する。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2023 2022

すべて 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 1件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (5件)

  • [雑誌論文] INPP5D modulates TREM2 loss-of-function phenotypes in a β-amyloidosis mouse model2023

    • 著者名/発表者名
      Iguchi Akihiro、Takatori Sho、Kimura Shingo、Muneto Hiroki、Wang Kai、Etani Hayato、Ito Genta、Sato Haruaki、Hori Yukiko、Sasaki Junko、Saito Takashi、Saido Takaomi C.、Ikezu Tsuneya、Takai Toshiyuki、Sasaki Takehiko、Tomita Taisuke
    • 雑誌名

      iScience

      巻: 26 ページ: 106375~106375

    • DOI

      10.1016/j.isci.2023.106375

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Site-specific amino acid D-isomerization of Tau R2 and R3 peptides changes the fibril morphology, resulting in attenuation of Tau aggregation inhibitor potency2023

    • 著者名/発表者名
      Murata Takuya、Ito Genta、Utsunomiya-Tate Naoko
    • 雑誌名

      Biochemical and Biophysical Research Communications

      巻: 654 ページ: 18~25

    • DOI

      10.1016/j.bbrc.2023.02.073

    • 査読あり
  • [雑誌論文] The atypical Rab GTPase associated with Parkinson’s disease, Rab29, is localized to membranes2022

    • 著者名/発表者名
      Nagai-Ito Yuki、Xu Lejia、Ito Kyohei、Kajihara Yotaro、Ito Genta、Tomita Taisuke
    • 雑誌名

      Journal of Biological Chemistry

      巻: 298 ページ: 102499~102499

    • DOI

      10.1016/j.jbc.2022.102499

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] パーキンソン病関連タンパク質Rab12の二次構造とLRRK2によるリン酸化に関する解析2023

    • 著者名/発表者名
      伊藤 弦太、中村 亮、楯 直子
    • 学会等名
      日本薬学会第143年会
  • [学会発表] プロテアーゼを利用したRab29ヌクレオチド結合状態解析系の確立2022

    • 著者名/発表者名
      梶原 陽太郎、伊藤 弦太、富田 泰輔
    • 学会等名
      第95回日本生化学会大会
  • [学会発表] パーキンソン病原因遺伝子LRRK2が引き起こすリソソーム局在変化2022

    • 著者名/発表者名
      伊藤 恭平、荒木 美保、片井 悠太、西村 佑紀、井上 晴幾、伊藤 弦太、富田 泰輔
    • 学会等名
      第95回日本生化学会大会
  • [学会発表] パーキンソン病リスク遺伝子Rab29近傍タンパク質の網羅的同定と機能解析2022

    • 著者名/発表者名
      徐 楽佳、伊藤 弦太、富田 泰輔
    • 学会等名
      第95回日本生化学会大会
  • [学会発表] Analysis of the secondary structure of Rab12, a protein implicated in the pathogenesis of Parkinson’s disease2022

    • 著者名/発表者名
      伊藤 弦太、中村 亮、楯 直子
    • 学会等名
      第95回日本生化学会大会

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公開日: 2023-12-25  

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