共通分子UBQLN2を通じたポリグルタミン病・ALS/FTLDの統合的病態解明

2014 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 25293207
• 研究機関: 横浜市立大学
• 研究代表者: 田中 章景 横浜市立大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (30378012)
• 研究分担者: 土井 宏 横浜市立大学, 医学部, 講師 (10326035) ; 児矢野 繁 横浜市立大学, 医学部, 准教授 (50315818) ; 田中 健一 横浜市立大学, 医学部, 助教 (50722881)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• キーワード: 脳神経疾患 / 神経科学

研究実績の概要

我々はALS/FTLD、ポリグルタミン病の神経細胞変性におけるUBQLN2の役割を解明することを目的として研究を開始している。UBQLN2の機能解析を開始するに当たり、ALSの原因として複数家系で確認されている変異を選び、変異型UBQLN2発現ベクターの作製を行った。一過性の過剰発現系において変異型UBQLN2と野生型UBQLN2を発現させ、プロテアソーム阻害薬、オートファジー阻害薬、ERストレス誘導役など様々なストレスに対する反応を検討したが、現在のところ変異型UBQLN2と野生型UBQLN2の挙動に変化は見られていない。そのため野生型UBQLN2、変異型UBQLN2で変化する結合パートナーを質量解析で網羅的に同定し、変異型と野生型の挙動の差を解明していく方針とし研究を継続している。本研究ではUbqln2のニューロン特異的ノックアウトマウスを作成し、機能解析を行う方針としているが、loxP配列でUbqln2遺伝子を挟み込むloxP-Ubqln2マウスについては本年度に完成している。今後、ニューロン特異的なCre発現をおこすNestin-Creマウスとの交配により、ニューロン特異的なUbqln2ノックアウトマウスを作製することを目的に研究を継続している。

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

主に培養細胞系を用いて ①UBQLN2のユビキチン-プロテアソーム系、またオートファジー系における役割の解明、また②野生型、変異型UBQLN2の過剰発現、野生型UBQLN2のノックダウンによってもともと凝集性の高いRNA結合タンパク(TDP-43, FUS/TLS)の凝集が見られるか、そして神経毒性が発揮されるかどうかを検証する目的で平成25年度は培養細胞系の実験系の構築を行った。平成26年度は実際に培養細胞系で、野生型と変異型UBQLN2の機能の差を検証するために、野生型、変異型UBQLN2の結合タンパク質を質量解析法で網羅的に同定した。その結果既報告のUBQLN2結合タンパク質に加えて、新規UBQLN2結合タンパク質を多数同定した。その中でUBQLN2との結合は知られていたが、野生型と比較し変異型UBQLN2で結合が明らかに低下することが判明したタンパク質に着目し、その機能解析を行っている。また、UBQLN2のリン酸化部位についても質量解析を用いて同定することができている。研究全体としては概ね予定通りに進行していると考えられる。

今後の研究の推進方策

培養細胞系を用いた UBQLN2とユビキチン-プロテアソーム系、またオートファジー系における役割の解明については、通常用いられるプロテアソーム阻害剤、オートファジー阻害剤負荷などでは、野生型と変異型の挙動の差が見られなかった。平成26年度は変異型UBQLN2で結合が低下するタンパク質を同定したため、平成27年度はそのタンパク質機能に対し、変異が与える影響を検討していく予定である。また、平成26年度は質量解析装置を活用してUBQLN2リン酸化部位の同定をおこなった。平成27年度はリン酸化によるUBQLN2の機能調節機構の解明に着手する。Ubqln2のニューロン特異的ノックアウトマウスの作成に関しては順調に進んでおり、引き続き作成を継続していく。

次年度使用額が生じた理由

マウスの解析開始が予定よりもやや遅くなったために、繰越額が生じた。

次年度使用額の使用計画

質量解析とそれに附随する詳細な解析およびマウスの解析など分子生物学的解析のための各種消耗品の購入、学会発表の旅費などに使用する予定である。

研究成果

• [雑誌論文] Association of Cerebrospinal Fluid Levels of Lateral Olfactory Tract Usher Substance (LOTUS) With Disease Activity in Multiple Sclerosis (2015)
  • 著者名/発表者名: Takahashi K, Kurihara Y, Suzuki Y, Goshima Y, Tanaka F, Takei K.
  • 雑誌名: JAMA Neurol 巻: 72 ページ: 176-179
  • DOI: 10.1001/jamaneurol.2014.3613
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spinocerebellar Ataxia Type 2 by Semiquantitative 1C2-Positive Neuron Typing. Nuclear Translocation of Cytoplasmic 1C2 Underlies Disease Progression of Spinocerebellar Ataxia Type 2 (2014)
  • 著者名/発表者名: Koyano S, Yagishita S, Kuroiwa Y, Tanaka F, Uchihara T
  • 雑誌名: Brain Pathol 巻: 24 ページ: 599-606
  • DOI: 10.1111/bpa.12146
  • 査読あり
• [雑誌論文] Late-onset spastic ataxia phenotype in a patient with a homozygous DDHD2 mutation (2014)
  • 著者名/発表者名: Doi H, Ushiyama M, Baba T, Tani K, Shiina M, Ogata K, Miyatake S, Yuzawa YF, Tsuji S, Nakashima M, Tsurusaki Y, Miyake N, Saitsu H, Ikeda S, Tanaka F, Matsumoto N, Yoshida K.
  • 雑誌名: Sci Rep 巻: 4 ページ: 7132
  • DOI: 10.1038/srep07132
  • 査読あり
• [雑誌論文] 神経細胞変性のメカニズム「蛋白質凝集と神経変性」 (2014)
  • 著者名/発表者名: 土井 宏, 田中章景
  • 雑誌名: BRAIN MEDICAL 巻: 26 ページ: 73-79
• [学会発表] RNA病からみた認知症関連疾患 C9orf72遺伝子変異と前頭側頭型認知症 (2014)
  • 著者名/発表者名: 田中章景
  • 学会等名: 第33回日本認知症学会学術集会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2014-11-29 – 2014-12-01
  • 招待講演
• [学会発表] Analysis of major amyotrophic lateral sclerosis genes in Japan (2014)
  • 著者名/発表者名: Nakamura R, Sone J, Atsuta N, Watanabe H, Hirakawa A, Watanabe H, Ito M, Senda J, Katsuno K, Tanaka F, Izumi Y, Morita M, Ogaki K, Taniguchi A, Aiba A, Mizoguchi K, Okamoto K, Hasegawa K, Aoki M, Kawata A, Abe K, Oda M, Konagaya M, Imai T, Nakagawa M, Tsuji S, Kaji R, Nakano I, Sobue G
  • 学会等名: 64th Annual Meeting of the American Society of Human Genetics
  • 発表場所: San Diego Convention Center, San Diego, CA, USA
  • 年月日: 2014-10-18 – 2014-10-22
• [学会発表] ALSの呼吸機能評価における横隔膜エコーと横隔神経M波振幅の組み合わせの有用性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 釘本千春、岩橋幸子、小林絵礼奈、斎藤麻美、山崎舞子、東山雄一、上木英人, 田中章景
  • 学会等名: 第56回日本神経学会学術大会
  • 発表場所: 福岡国際会議場（福岡県福岡市）
  • 年月日: 2014-05-21 – 2014-05-24