パーキンソン病発症を予防するミトコンドリアストレス応答機構の解析

2013 年度 実績報告書

• 研究領域: 脳内環境：恒常性維持機構とその破綻
• 研究課題/領域番号: 24111557
• 研究機関: 公益財団法人東京都医学総合研究所
• 研究代表者: 松田 憲之 公益財団法人東京都医学総合研究所, 生体分子先端研究分野, プロジェクトリーダー (10332272)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2014-03-31
• キーワード: PINK1 / Parkin / ミトコンドリア / パーキンソン病 / ユビキチン

研究概要

申請者は研究計画に従って実験を行い、特に「異常なミトコンドリアが認識・識別される仕組み」に関して顕著な進展があった。つまり、研究計画書を申請した当時は、主流の仮説はPINK1の膜電位依存的な分解という「量的な制御」に注目したものであったが，申請者は本研究を通じてPINK1は「質的にも制御」されていることを示して、当該分野に大きなインパクトを与えた。詳細は以下の通りである。1) PINK1がミトコンドリアの膜電位の低下に伴って自己リン酸化される、2) この自己リン酸化は種々の患者由来の変異PINK1では阻害されている、3) MS解析とセリン／スレオニンに対する変異導入を組み合わせた実験から、PINK1の自己リン酸化部位はSer228とSer402である、4) この部位をアラニンに置換した変異体PINK1(S228A/S402A)はParkinをミトコンドリアに移行させることができないが，この部位をアスパラギン酸（リン酸基模倣アミノ酸）に置換した変異PINK1(S228D/S402D)は自己リン酸化非依存的にParkinをミトコンドリアに移行させる。これらの成果は「PINK1のSer228/Ser402自己リン酸化を介した質的制御が異常なミトコンドリアの認識に決定的に重要である」ことを示しており、2012年に英文原著論文として報告した(Nat Comm)。
さらに本年度は、NAMOS (Native Antibody-based MObility-Shift)アッセイなどを駆使してPINK1の質的制御に関する解析をさらに発展させて、PINK1が膜電位の低下時にTOM複合体を含む巨大分子量複合体を形成するとともに、その中で２量体を形成しており、その２量体形成が上記PINK1自己リン酸化に必須の役割を果たしていることを報告した(Okatsu, JBC, 2013)。

現在までの達成度 (区分)

理由

25年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

25年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] A dyadic PINK1-containing complex on depolarized mitochondria stimulates Parkin recruitment. (2013)
  • 著者名/発表者名: Okatsu, K., Uno, M., Koyano, F., Go, E., Kimura, M., Oka, T., Tanaka, K., and Matsuda, N.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 巻: 288 ページ: 36372-36384
  • DOI: doi:10.1074/jbc.M113.509653
  • 査読あり
• [雑誌論文] Parkin catalyzed ubiquitin-ester transfer is triggered by PINK1-dependent phosphorylation. (2013)
  • 著者名/発表者名: Iguchi, M., Kujuro, Y., Okatsu, K., Koyano, F., Kimura, M., Suzuki, N., Uchiyama, S., Tanaka, K., and Matsuda, N.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 巻: 288 ページ: 22019-22032
  • DOI: doi: 10.1074/jbc.M113.467530
  • 査読あり
• [雑誌論文] The principal PINK1 and Parkin cellular events triggered in response to dissipation of mitochondrial membrane potential occur in primary neurons. (2013)
  • 著者名/発表者名: Koyano, F., Okatsu, K., Ishigaki, S., Fujioka, Y., Kimura, M., Sobue, G., Tanaka, K.*, and Matsuda, N*.
  • 雑誌名: Genes to Cells 巻: 18 ページ: 672-681
  • DOI: DOI: 10.1111/gtc.12066
  • 査読あり
• [学会発表] Identification of the Genuine Substrate of PINK1 that Activates Parkin (2014)
  • 著者名/発表者名: Noriyuki Matsuda
  • 学会等名: Keystone Symposium, Mitochondrial Dynamics and Physiology (Q5)
  • 発表場所: Santa Fe Community Convention Center, Santa Fe, New Mexico, USA
  • 年月日: 20140218-20140223
  • 招待講演
• [学会発表] Parkin catalyzes ubiquitylation on damaged mitochondria via a (ubiquitin-ester)-transfer rather than an E2-recruitment (2013)
  • 著者名/発表者名: Noriyuki Matsuda and Keiji Tanaka
  • 学会等名: International Symposium on Mitochondria 2013
  • 発表場所: 東京（Roppongi Hills）
  • 年月日: 20131106-20131107
  • 招待講演
• [学会発表] 遺伝性パーキンソン病の関連因子 PINK1 と Parkin がミトコンドリア異常をモニターする仕組み (2013)
  • 著者名/発表者名: 松田憲之
  • 学会等名: 第86回 日本生化学会大会シンポジウム「ミトコンドリアワールド：エネルギー生産から生体内環境保全まで」
  • 発表場所: パシフィコ横浜
  • 年月日: 20130911-20130913
  • 招待講演
• [学会発表] Parkin catalyzes ubiquitylation via a (ubiquitin-ester)-transfer rather than an E2-recruitment
  • 著者名/発表者名: Noriyuki Matsuda and Keiji Tanaka
  • 学会等名: 4th IGAKUKEN International Symposium on Cutting-edge of the Ubiquitin-Proteasome System
  • 発表場所: 公益財団法人東京都医学総合研究所
  • 招待講演
• [備考] 蛋白質代謝研究室ラボ HP
  • URL: http://www.igakuken.or.jp/pro-meta/
• [産業財産権] パーキンソン病のバイオマーカーおよびその利用 (2014)
  • 発明者名: 松田憲之、小谷野史香、尾勝圭、呉越、木村まゆみ、佐伯泰
  • 権利者名: 松田憲之、小谷野史香、尾勝圭、呉越、木村まゆみ、佐伯泰
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2014-028449
  • 出願年月日: 2014-02-18