ヒト疾患関連アミロイド線維とＡＡＡ型シャペロンの相互作用

2012 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 24659432
• 研究機関: 熊本大学
• 研究代表者: 小椋 光 熊本大学, 発生医学研究所, 教授 (00158825)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2014-03-31
• キーワード: AAA型シャペロン / VCP / 神経変性疾患 / TDP-43 / アミロイド線維 / 高速原子間力顕微鏡

研究概要

AAA型シャペロンVCPの変異により、筋萎縮性側索硬化症や前頭側頭葉変性症を発症することが分かっており、患者ではRNA結合タンパク質TDP-43の凝集体の蓄積が認められる。すでにこれまでにTDP-43アミロイド線維にVCPが特異的に結合することを生化学的解析で証明し、その様子を高速原子間力顕微鏡で観察している。筋萎縮性側索硬化症や前頭側頭葉変性症を発症するVCP変異体についてTDP-43アミロイド線維との結合を調べたところ、これらの変異体では結合能が大幅に低下することが分かった。VCPのN末端ドメインは多くの基質に対する基質結合ドメインと考えられているが、Nドメイン欠失変異体は予想したように結合能が低下した。VCPの阻害剤として報告されているキサントフモールおよびDBeQの効果を調べたが、VCPのTDP-43アミロイド線維への結合について効果は認められなかった。次に、VCPがTDP-43アミロイド線維を脱凝集するかどうかについて検討した。その結果、ATP存在下で、VCPによるTDP-43凝集体の有意な脱凝集を認めた。また、ATPγSでもATPよりは弱いながら、脱凝集活性を認めている。脱凝集活性については再現性のある結果を得ているが、現在のところ活性は弱く、その効率を上げる条件を検討している。これらの結果から、VCPはTDP-43アミロイド線維に結合し、ATP依存的に脱凝集する可能性が示唆された。筋萎縮性側索硬化症や前頭側頭葉変性症を発症するVCP変異体は、TDP-43アミロイド線維への結合能が低下し、これらの疾患を発症する可能性が示唆された。

現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

TEM、SEM、高速AFMによる構造解析がいずれも難航しているため、構造生物学的観点の計画に遅れが出ている。

今後の研究の推進方策

構造解析に遅れが出ているが、VCPのTDP-43アミロイド線維の脱凝集活性の検出と疾患関連変異をもつVCP変異体の解析が進み、発症機序の解明に近づきつつあるので、その方向性で研究の推進を図り、課題の目的を達成する。

次年度の研究費の使用計画

該当なし

研究成果

• [雑誌論文] Recent advances in p97/VCP/Cdc48 cellular functions. (2012)
  • 著者名/発表者名: Yamanaka, K., Sasagawa, Y., and Ogura, T.
  • 雑誌名: Biochim. Biophys. Acta 巻: 1823 ページ: 130-137
  • DOI: 10.1016/j.jsb.2012.06.009. Epub 2012 Jun 23.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Caenorhabditis elegans fidgetin homolog FIGL-1, a nuclear-localized AAA ATPase, binds to SUMO. (2012)
  • 著者名/発表者名: Onitake, A., Yamanaka, K., Esaki, M., and Ogura, T.
  • 雑誌名: J. Struct. Biol. 巻: 179 ページ: 143-151
  • DOI: 10.1016/j.jsb.2012.04.022. Epub 2012 May 7.
  • 査読あり
• [雑誌論文] The C-terminal α-helix of SPAS-1, a Caenorhabditis elegans spastin homologue, is crucial for microtubule severing. (2012)
  • 著者名/発表者名: Onitake, A., Matsushita-Ishiodori, Y., Johjima, A., Esaki, M., Ogura, T., and Yamanaka, K.
  • 雑誌名: J. Struct. Biol. 巻: 179 ページ: 138-142
  • DOI: 10.1016/j.jsb.2012.04.010. Epub 2012 Apr 27.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cdc48p/p97-mediated regulation of mitochondrial morphology is Vms1p-independent. (2012)
  • 著者名/発表者名: Esaki, M., and Ogura, T.
  • 雑誌名: J. Struct. Biol. 巻: 179 ページ: 112-120
  • DOI: 10.1016/j.jsb.2012.04.017. Epub 2012 May 2.
  • 査読あり
• [雑誌論文] CDC-48/p97 is required for proper meiotic chromosome segregation via controlling AIR-2/Aurora B kinase localization in Caenorhabditis elegans. (2012)
  • 著者名/発表者名: Sasagawa, Y., Higashitani, A., Urano, T., Ogura, T., and Yamanaka, K.
  • 雑誌名: J. Struct. Biol. 巻: 179 ページ: 104-111
  • DOI: 10.1016/j.jsb.2012.06.009. Epub 2012 Jun 23.
  • 査読あり
• [学会発表] 分子シャペロンVCP/p97とTDP-43アミロイド線維の相互作用の分子機構の解析. (2012)
  • 著者名/発表者名: 野井 健太郎, 有田-森岡 健一, 小椋 光
  • 学会等名: 第85回日本生化学会大会
  • 発表場所: 福岡・福岡国際会議場、マリンメッセ福岡
  • 年月日: 20121214-20121216
• [学会発表] High-speed atomic force microscopy of ATP-dependent rotational movements of p97/VCP and its interaction with amyloid fibrils of TDP-43. (2012)
  • 著者名/発表者名: Noi, K., Yamamoto, D., Arita-Morioka, K., Nishikori, S., Ando, T., and Ogura, T.
  • 学会等名: 3rd Kanazawa Bio-AFM Workshop
  • 発表場所: 金沢・KKRホテル金沢
  • 年月日: 20121105-20121108
• [図書] FtsH protease-mediated regulation of various cellular functions. Subcell. Biochem, 66, Regulated proteolysis in microorganisms. D. A. Dougan (ed.) (2013)
  • 著者名/発表者名: Okuno, T., and Ogura, T.
  • 総ページ数: 17
  • 出版者: Springer
• [図書] FtsH protease. In Handbook of Proteolytic Enzymes, 3rd edition, N. Rawlings and G. Salvesen (ed.) (2013)
  • 著者名/発表者名: Ogura, T., Okuno, T., Suno, R., and Akiyama, Y.
  • 総ページ数: 8
  • 出版者: Elsevier Ltd.
• [備考] 熊本大学発生医学研究所分子細胞制御分野のホームページ
  • URL: http://mukb.medic.kumamoto-u.ac.jp/fukusei/index.html
• [備考] 熊本大学発生医学研究所分子細胞制御分野 AAAホームページ
  • URL: http://mukb.medic.kumamoto-u.ac.jp/AAA/aaainfo.html
• [備考] 熊本大学発生医学研究所のホームページ
  • URL: http://www.imeg.kumamoto-u.ac.jp/index.html