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2014 年度 実績報告書

ミトコンドリア病としてのパーキンソン病の共通発症機序の解明

研究課題

研究課題/領域番号 26293070
研究機関順天堂大学

研究代表者

今居 譲  順天堂大学, 医学(系)研究科(研究院), 准教授 (30321730)

研究分担者 井下 強  順天堂大学, 医学(系)研究科(研究院), 助教 (20601206)
柴 佳保里  順天堂大学, 医学(系)研究科(研究院), 助教 (30468582)
研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
キーワードPINK1 / Parkin / パーキンソン病 / ドーパミン神経 / ミトコンドリア / ショウジョウバエ / 神経変性疾患
研究実績の概要

本年度は、3つのミトコンドリア関連パーキンソン病(PD)原因遺伝子PINK1, Parkin, CHCHD2の遺伝的相互作用解析およびCHCHD2のPD変異遺伝子導入トランスジェニックハエおよびノックアウトショウジョウバエの作製を行い、その基本表現型に関してミトコンドリアを中心に解析した。次に、3遺伝子間の遺伝的相互作用解析およびミトコンドリア関連遺伝子との遺伝的相互作用スクリーニングを行った。その結果、CHCHD2はPINK1-Parkinシグナルとは独立に機能している可能性が示唆された。
一方、PINK1-Parkin研究において、PINK1によるParkinのリン酸化がParkinのユビキチンリガーゼを活性化することをショウジョウバエモデルで示した。さらにユビキチン鎖をPINK1のキナーゼ基質として同定し、リン酸化されたユビキチン鎖がParkinの活性化因子となり、マイトファジーを促進することを示した。続いてin vivoにおいて、ミトコンドリア上でのリン酸化ユビキチン鎖の発現は、ミトコンドリア変性およびドーパミン神経変性を抑制することを明らかにした。
CHCHD2においては、ノックアウトハエでミトコンドリア形態の異常、酸化ストレスへの高感受性、寿命の短縮、ドーパミン神経の変性欠落の表現型を観察した。さらに、CHCHD2機能に関わると考えられる結合分子を生化学的に同定した。つぎに、ミトコンドリア機能低下および神経変性を抑制する候補分子をハエを用いてスクリーニングし、次年度へ向けてのメカニズム解析の準備を整えた。

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

ミトコンドリア機能に関わるPD遺伝子PINK1, Parkin, DJ-1, CHCHD2のショウジョウバエにおいての遺伝的相互作用解析から、新規PD遺伝子CHCHD2の遺伝学的な位置づけを行うことができた。また、CHCHD2とその結合分子との間の遺伝的相互作用解析を同じくショウジョウバエで行い、CHCHD2の機能に関連がある結合分子を絞りこんだ。さらに、ショウジョウバエCHCHD2ノックアウトハエのミトコンドリア形態、機能の解析から、CHCHD2の生体内で役割、すなわち寿命、ドーパミン神経の生存性、機能への影響を見出している。
PINK1, Parkinにおいては、すでに両遺伝子に遺伝的相互作用があること、ミトコンドリアの品質管理に関与することを示しているが、今回Parkinがミトコンドリアへすみやかに移行する分子メカニズムとして、リン酸化ポリユビキチン鎖の作用を明らかにすることができ、これらに関連する論文を2報報告した。
以上の成果より、研究はおおむね順調に進んでいると判断される。

今後の研究の推進方策

CHCHD2モデルハエの基本表現型およびその異常を抑制する遺伝子候補の研究を次年度において論文として報告する予定である。並行して、リン酸化ポリユビキチン鎖およびCHCHD2結合分子のノックアウトハエ、ノックアウト細胞を作り、そのミトコンドリアおよびドーパミン神経の機能おいての表現型を解析することにより、PDの病態に関与する可能性を評価する。PDとの関連性が高いと判断された段階で、遺伝的要因が不明なPD患者のゲノムDNAから、これら遺伝子の変異をスクリーニングする。
一方、リン脂質膜の代謝および小胞体-ミトコンドリアの接着部位に局在する新規PD遺伝子産物が、そのノックアウトハエにおいての表現型および局在性から、ミトコンドリア機能に関与する可能性が考えられ、これらのハエモデルでの機能解析、既知のミトコンドリア関連PD遺伝子との遺伝的相互作用を共同研究として進めていき、ミトコンドリア機能に関与するPD遺伝子群が、どのようなシグナルに収斂するのか、あるいは独立しているのかを明らかにしていく。

次年度使用額が生じた理由

今年度は技術補佐員の雇用が計画通り進まなかったことから、人件費の支出とそれに伴う物品費が当初計画より減額となった。

次年度使用額の使用計画

次年度は計画通り技術補佐員の雇用を進め、また業務委託を活用して、研究の進捗に影響しないように努める。

  • 研究成果

    (16件)

すべて 2015 2014 その他

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 4件、 オープンアクセス 2件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (6件) (うち招待講演 1件) 図書 (1件) 備考 (3件)

  • [雑誌論文] Current Topics「PINK1とParkinが紡ぐリン酸化ポリユビキチンの鎖が、Parkinをミトコンドリアへと局在化させる」2015

    • 著者名/発表者名
      今居 譲、柴佳保里、服部信孝
    • 雑誌名

      実験医学

      巻: 33 ページ: 940-943

  • [雑誌論文] Phosphorylation of Mitochondrial Polyubiquitin by PINK1 Promotes Parkin Mitochondrial Tethering.2014

    • 著者名/発表者名
      Shiba-Fukushima K, Arano, T, Matsumoto G, Inoshita T, Yoshida S, Ishihama Y, Ryu K-K, Nukina N, Hattori N, Imai Y
    • 雑誌名

      PLoS Genet.

      巻: 10 ページ: e1004861

    • DOI

      DOI: 10.1371/journal.pgen.1004861

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Lysine 63-linked polyubiquitination is dispensable for Parkin-mediated mitophagy.2014

    • 著者名/発表者名
      Shiba-Fukushima K, Inoshita T, Hattori N, Imai Y
    • 雑誌名

      J Biol. Chem.

      巻: 289 ページ: 33131-33136

    • DOI

      10.1074/jbc.C114.580944

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] PINK1-mediated phosphorylation of Parkin boosts Parkin activity in Drosophila.2014

    • 著者名/発表者名
      Shiba-Fukushima K, Inoshita T, Hattori N, Imai Y
    • 雑誌名

      PLoS Genet.

      巻: 10 ページ: e1004391

    • DOI

      10.1371/journal.pgen.1004391

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Regulation by mitophagy2014

    • 著者名/発表者名
      Hattori N, Saiki S, Imai Y
    • 雑誌名

      Int J Biochem Cell Biol.

      巻: 53 ページ: 147-150

    • DOI

      10.1016/j.biocel.2014.05.012

    • 査読あり
  • [雑誌論文] ショウジョウバエを用いた遺伝性パーキンソン病の発症機序の研究2014

    • 著者名/発表者名
      今居 譲
    • 雑誌名

      Aging & Health

      巻: 23 ページ: 38-41

  • [学会発表] PINK1によるリン酸化ポリユビキチン鎖のミトコンドリア上での形成は、Parkinのミトコンドリア局在を促す2014

    • 著者名/発表者名
      今居 譲
    • 学会等名
      第37回日本分子生物学会年会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜(神奈川県・横浜)
    • 年月日
      2014-11-26
  • [学会発表] Lysine 63-linked polyubiquitination is dispensable for Parkin-mediated mitophagy2014

    • 著者名/発表者名
      Shiba-Fukushima K, Inoshita T, Hattori N, Imai Y
    • 学会等名
      第37回日本神経科学大会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜(神奈川県・横浜)
    • 年月日
      2014-09-11
  • [学会発表] Mitochondrial quality control by the gene products of early-onset Parkinson's disease2014

    • 著者名/発表者名
      今居 譲
    • 学会等名
      第37回日本神経科学大会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜(神奈川県・横浜)
    • 年月日
      2014-09-11
    • 招待講演
  • [学会発表] Analysis of sleep-wake rhythms in aged and Parkinson’s disease model flies.2014

    • 著者名/発表者名
      Umezaki Y, Yoshii T, Helfrich-Förster C, Tomioka K, Hattori N, Imai Y
    • 学会等名
      The 2014 Meeting of the Society for Research on Biological Rhythms.
    • 発表場所
      Montana
    • 年月日
      2014-06-14 – 2014-06-18
  • [学会発表] PINK1によるParkin機能制御の分子基盤と神経機能への影響2014

    • 著者名/発表者名
      今居 譲
    • 学会等名
      第55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
      2014-05-24
  • [学会発表] PINK1-Parkinミトコンドリア品質管理機構に関与する分子の探索2014

    • 著者名/発表者名
      柴 佳保里、井下 強、梅崎 勇次郎、今居 譲、服部 信孝
    • 学会等名
      第55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
      2014-05-23
  • [図書] Cell Death - Autophagy, Necrosis and Apoptosis2015

    • 著者名/発表者名
      Arano T, Imai Y
    • 総ページ数
      in press
    • 出版者
      InTech
  • [備考] 研究紹介

    • URL

      http://www.juntendo-neurology.com/n-kenkyu-syoukai.html

  • [備考] パーキンソン病の2つの原因遺伝子が神経保護する仕組みを解明

    • URL

      http://www.juntendo.ac.jp/graduate/pdf/news14.pdf

  • [備考] パーキンソン病の2つの原因遺伝子の関係についての新たな知見

    • URL

      http://www.juntendo.ac.jp/graduate/pdf/news10.pdf

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公開日: 2016-06-01  

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