ＡＬＳにおけるＲＮＡ結合蛋白質／ＲＮＡ蓄積による毒性獲得仮説のｉｎ ｖｉｖｏ検証

2013 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 24659438
• 研究機関: 独立行政法人国立精神・神経医療研究センター
• 研究代表者: 永井 義隆 独立行政法人国立精神・神経医療研究センター, 神経研究所疾病研究第四部, 室長 (60335354)
• キーワード: 遺伝子 / 神経科学 / 蛋白質 / 脳神経疾患 / RNA

研究概要

近年、筋萎縮性側索硬化症（ALS）はTDP-43/FUSなどRNA結合蛋白質の凝集・蓄積、核内からの消失により発症すると考えられるようになったが、ごく最近RNA 内のGGGGCCリピート配列の異常伸長が多くのALSの原因遺伝子異常として発見された。本研究では、遺伝子異常あるいはRNAストレスなどによるRNAの異常蓄積がRNA結合蛋白質の凝集・蓄積を引き起こして神経毒性を獲得するという仮説に基づき、ALSの発症分子メカニズム解明を目指して、以下の研究を行った。
１）異常伸長GGGGCCリピートを発現するALSモデルショウジョウバエの樹立とその病態解析
前年度に樹立したGGGGCCリピート配列（野生型：9リピート、異常伸長：50、100リピート）を発現するトランスジェニックショウジョウバエGGGGCCn Flyについて、詳細な解析を行った。異常伸長GGGGCCリピートRNAの神経系での発現により発生段階での致死、寿命短縮、複眼での発現により顕著な複眼変性を生じることが明らかとなった。一方、GGGGCC9リピートの発現ではこれらの症状は生じなかった。FISH解析により異常伸長GGGGCCリピートRNAの蓄積、免疫染色によりGGGGCCリピートRNAから翻訳されたと考えられる異常リピートペプチドの蓄積を認めた。
２）GGGGCCリピート発現ALSモデルショウジョウバエ病態へのTDP-43/FUSの関与
上記GGGGCCn FlyとTDP-43/FUSなどRNA結合蛋白質を発現するショウジョウバエとの遺伝学的交配を行った結果、上記の表現型に影響を与えるRNA結合蛋白質を同定した。以上の結果から、本研究で樹立した異常伸長GGGGCCリピート発現ショウジョウバエは新規ALSモデルとして有用であり、さらに異常RNAとRNA結合蛋白質による神経毒性が関連してALS発症に寄与する可能性が示唆された。

研究成果

• [雑誌論文] Identification of ter94, Drosophila VCP, as a strong modulator of motor neuron degeneration induced by knockdown of Caz, Drosophila FUS. (2014)
  • 著者名/発表者名: Azuma Y., Tokuda T., Shimamura M., Kyotani A., Sasayama H., Yoshida T., Mizuta I., Mizuno T., Nakagawa M., Fujikake N., Ueyama M., Nagai Y., Yamaguchi M.
  • 雑誌名: Hum. Mol. Genet. 巻: in press ページ: in press
  • DOI: 10.1093/hmg/ddu055
  • 査読あり
• [雑誌論文] Peptide-based therapeutic approaches for treatment of the polyglutamine diseases. (2014)
  • 著者名/発表者名: Takeuchi T., Popiel H.A., Futaki S., Wada K., Nagai Y.
  • 雑誌名: Curr. Med. Chem. 巻: in press ページ: in press
  • DOI: 10.2174/0929867321666140217124038
  • 査読あり
• [雑誌論文] コンフォメーション病としての神経変性疾患 (2013)
  • 著者名/発表者名: 永井義隆、藤掛伸宏
  • 雑誌名: ファルマシア 巻: 49 (9) ページ: 849-853
• [雑誌論文] 認知症におけるシナプス病態 (2013)
  • 著者名/発表者名: 畑中悠佑、和田圭司、永井義隆
  • 雑誌名: Dementia Japan 巻: 27 (2) ページ: 128-135
• [雑誌論文] TDP-43 associates with stalled ribosomes and contributes to cell survival during cellular stress. (2013)
  • 著者名/発表者名: Higashi S., Kabuta T., Nagai Y., Tsuchiya Y., Akiyama H., Wada K.
  • 雑誌名: J. Neurochem. 巻: 126 (2) ページ: 288-300
  • DOI: 10.1111/jnc.12194
  • 査読あり
• [雑誌論文] Na+/H+ exchangers induce autophagy in neurons and inhibit polyglutamine-induced aggregate formation. (2013)
  • 著者名/発表者名: Togashi K., Wakatsuki S., Furuno A., Tokunaga S., Nagai Y., Araki T.
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 8 (11) ページ: e81313
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0081313
  • 査読あり
• [雑誌論文] Inhibition of protein misfolding/aggregation using polyglutamine binding peptide QBP1 as a therapy for the polyglutamine diseases. (2013)
  • 著者名/発表者名: Popiel H.A., Takeuchi T., Burke J.R., Strittmatter W.J., Toda T., Wada K., Nagai Y.
  • 雑誌名: Neurotherapeutics 巻: 10 (3) ページ: 440-446
  • DOI: 10.1007/s13311-013-0184-7
• [学会発表] Oligomerization of TDP-43 is triggered by imbalance of microtubule-dependent transport, leading to neurodegeneration. (2014)
  • 著者名/発表者名: Nagai Y.
  • 学会等名: International symposium "New frontier of molecular neuropathology 2014"
  • 発表場所: Tokyo, Japan
  • 年月日: 20140316-20140317
  • 招待講演
• [学会発表] Hsp40はエクソソーム依存的な細胞間伝播により個体レベルのタンパク質恒常性維持に寄与している (2013)
  • 著者名/発表者名: 武内敏秀、藤掛伸宏、鈴木マリ、ポピエル明子、菊地寿枝、和田圭司、永井義隆
  • 学会等名: 第36回日本分子生物学会
  • 発表場所: 兵庫
  • 年月日: 20131203-20131206
• [学会発表] 過栄養食はインスリン様シグナルを介して神経変性疾患モデルショウジョウバエの神経変性に影響する (2013)
  • 著者名/発表者名: 鈴木マリ、藤掛伸宏、和田圭司、上村匡、永井義隆
  • 学会等名: 第36回日本分子生物学会
  • 発表場所: 兵庫
  • 年月日: 20131203-20131206
• [学会発表] 野生型α-シヌクレイン過剰発現に対する遺伝子発現補正型RNAi誘導法の確立と有効性評価 (2013)
  • 著者名/発表者名: 高橋理貴、鈴木マリ、藤掛伸宏、村田美穂、和田圭司、永井義隆、北條浩彦
  • 学会等名: 第36回日本分子生物学会
  • 発表場所: 兵庫
  • 年月日: 20131203-20131206
• [学会発表] Hsp40の細胞間伝播によるタンパク質恒常性（プロテオスターシス）の維持機構 (2013)
  • 著者名/発表者名: 武内敏秀、藤掛伸宏、鈴木マリ、ポピエル明子、菊地寿枝、和田圭司、永井義隆
  • 学会等名: 第8回臨床ストレス応答学会
  • 発表場所: 長野
  • 年月日: 20131115-20131116
• [学会発表] Impairment of microtubule-dependent transport of TDP-43 triggers its aggregation, leading to neurodegeneration in Drosophila models of TDP-43 proteinopathies. (2013)
  • 著者名/発表者名: Fujikake N., Kimura N., Saitoh Y., Suzuki M., Yokoseki A., Onodera O., Wada K., Nagai Y.
  • 学会等名: 43rd Annual Meeting of the Society for Neuroscience
  • 発表場所: San Diego, CA
  • 年月日: 20131109-20131113
• [学会発表] Expanded UGGAA repeat RNA associated with SCA31 causes neurodegeneration in Drosophila. (2013)
  • 著者名/発表者名: Ishiguro T., Fujikake N., Sato N., Mizusawa H., Wada K., Nagai Y., Ishikawa K.
  • 学会等名: 43rd Annual Meeting of the Society for Neuroscience
  • 発表場所: San Diego, CA
  • 年月日: 20131109-20131113
• [学会発表] Hsp40はエクソソーム分泌により細胞非自律的なポリグルタミン病の治療効果を発揮する (2013)
  • 著者名/発表者名: 永井義隆
  • 学会等名: 第32回日本認知症学会学術集会
  • 発表場所: 長野
  • 年月日: 20131108-10
• [学会発表] RNAi-mediated knockdown of VPS35 impairs α-synuclein degradation by inhibiting the maturation of cathepsin D. (2013)
  • 著者名/発表者名: 長谷川隆文、今野昌俊、三浦永美子、菅野直人、永井義隆、藤掛伸宏、鈴木マリ、菊池昭夫、青木正志、武田篤
  • 学会等名: 第86回日本生化学会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 20130911-20130913
• [学会発表] Dietary restriction improves proteostasis and supresses polyglutamine-induced neurodegeneration in Drosophila. (2013)
  • 著者名/発表者名: Nagai Y., Suzuki M., Fujikake N., Wada K.
  • 学会等名: 7th Gordon Research Conference on CAG Triplet Repeat Disorders
  • 発表場所: Waterville Valley, NH
  • 年月日: 20130623-20130628
• [学会発表] Identification of a polyglutamine oligomerization inhibitor with high brain permeability and safety, which exerts therapeutic effects on multiple mouse models of the polyQ diseases. (2013)
  • 著者名/発表者名: Popiel H.A., Yamane H., Takahashi T., Tada M., Saitoh Y., Fujita H., Okamoto Y., Toda T., Wada K., Onodera O., Nagai Y.
  • 学会等名: 7th Gordon Research Conference on CAG Triplet Repeat Disorders
  • 発表場所: Waterville Valley, NH
  • 年月日: 20130623-20130628
• [学会発表] 蛋白質ミスフォールディング・凝集を標的とした神経変性疾患の治療戦略 (2013)
  • 著者名/発表者名: 永井義隆
  • 学会等名: 第13回日本蛋白質科学会
  • 発表場所: 鳥取
  • 年月日: 20130612-14
• [学会発表] Disruption of microtubule-dependent transport triggers accumulation and oligomerization of TDP-43 in the cytoplasm, leading to neurodegeneration in ALS. (2013)
  • 著者名/発表者名: Nagai Y.
  • 学会等名: Niigata Neuroscience Research Meeting
  • 発表場所: Niigata, Japan
  • 年月日: 20130603-20130603
  • 招待講演
• [学会発表] DCTN1依存的輸送の障害によりTDP-43発現ショウジョウバエの神経変性は増悪する (2013)
  • 著者名/発表者名: 藤掛伸宏、木村展之、長野清一、斉藤勇二、横関明男、小野寺理、和田圭司、永井義隆
  • 学会等名: 第54回日本神経学会学術大会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 20130529-20130601
• [学会発表] GBAの機能喪失によりパーキンソン病モデルショウジョウバエの神経変性は増悪する (2013)
  • 著者名/発表者名: 鈴木マリ、藤掛伸宏、和田圭司、上村匡、永井義隆
  • 学会等名: 第54回日本神経学会学術大会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 20130529-20130601
• [学会発表] SCA31 (UGGAA)nリピートはショウジョウバエで複眼変性を引き起こす (2013)
  • 著者名/発表者名: 石黒太郎、石川欽也、藤掛伸宏、永井義隆、佐藤望、和田圭司、水澤英洋
  • 学会等名: 第54回日本神経学会学術大会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 20130529-20130601
• [学会発表] ショウジョウバエモデルを用いたVps35遺伝子異常によるパーキンソン病発症機構の解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 今野昌俊、長谷川隆文、鈴木マリ、藤掛伸宏、永井義隆、三浦永美子、菅野直人、菊池昭夫、青木正志、武田篤
  • 学会等名: 第54回日本神経学会学術大会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 20130529-20130601
• [備考] ホームページ
  • URL: http://www.ncnp.go.jp/nin/guide/r4/index.html