細胞内異常タンパク質の蓄積機構

2013 年度 実績報告書

• 研究領域: シナプス・ニューロサーキットパソロジーの創成
• 研究課題/領域番号: 25110738
• 研究種目: 新学術領域研究(研究領域提案型)
• 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: 長谷川 成人 公益財団法人東京都医学総合研究所, 認知症・高次脳機能研究分野, 分野長 (10251232)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2015-03-31
• キーワード: タウ / アミロイド / 神経変性 / 伝播

研究概要

今年度は、アルツハイマー病(AD)に蓄積するタウについて、3Rタウ特異抗体(RD3)、4Rタウ特異抗体(RD4)、新規4Rタウ特異抗体(anti-4R)等を用いてタウの翻訳後修飾、構造についての検討を行った。様々な認知症患者脳に蓄積するタウの解析を行った際、ADに蓄積するタウに対するRD4の反応性が、他の疾患(CBDやPSP)に比べて弱いことに気がついた。以前の蛋白化学解析において、RD4抗体のエピトープ内のN279(279番目のアスパラギン)に脱アミド化を検出していたことから、脱アミド化と抗体の反応性を検討した結果、N279の脱アミド化により、RD4の反応性が消失することが判明した。これをさらに確認するため、アスパラギン酸に置換した合成ペプチドを免疫して抗体を作製した。得られた抗体はN279の脱アミド化に関係なく、4Rタウを特異的に認識し、ADに蓄積するタウに対しても強い反応性が確認された。この結果から、ADに蓄積する4Rタウは、N279が高度に脱アミド化を起こしていること、CBDやPSPなどの4Rタウだけが蓄積する疾患においては、N279の脱アミド化の程度は低いことが示唆された。さらにADに蓄積するタウをプロテアーゼ処理し、プロテアーゼに対する抵抗性と感受性から、線維化しているタウの中心構造を解析した結果、ADでは、3Rタウと4Rタウが、その微小管結合領域を介してアンチパラレルのアミロイド様構造を形成していることが示唆された。

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

患者脳に蓄積する異常タンパク質の解析として、今年度はAD、CBD、PSP患者脳に蓄積するタウの解析を行い、疾患により構造の異なるタウがシードとなり、その特徴的病理を形成していることが示唆された。レビー小体型認知症(DLB)や多系統萎縮症(MSA)患者に出現する病理構造物の主要構成成分であるαシヌクレインについても同様の解析が可能であり、現在生化学的な違いについて解析を行っている。

今後の研究の推進方策

FTLD/ALSに蓄積する異常TDP-43について、シード導入培養細胞モデルを用いて、その異常構造が新しい異常タンパク質にも受け継がれることを証明した。そこで、タウ、αシヌクレインについても、この実験と同じように、正常タウ、αシヌクレインを発現させた培養細胞内に患者脳由来の異常タンパク質を凝集シードとして導入し、蓄積がおこるかどうか、その異常構造は導入したシードと同じ構造をとるかなどについて、免疫組織染色、イムノブロットなどで解析を進める。
また、ワクチン療法や異常リン酸化部位に対する抗体療法について、線維化αシヌクレイン接種マウスを用いてその効果を検討する。投与後、血中において抗原に対する抗体価の上昇がみられるか、マウスの症状の改善や異常タンパク質の広がり、蓄積の減少がみられるか、などについて検討する。

研究成果

• [雑誌論文] 3R and 4R tau isoforms in paired helical filaments in Alzheimer's disease (2014)
  • 著者名/発表者名: Hasegawa M, Watanabe S, Kondo H, Akiyama H, Mann DMA, Saito Y and Murayama S
  • 雑誌名: Acta Neuropathol. 巻: 127 ページ: 303-5
  • DOI: 10.1007/s00401-013-1191-9
  • 査読あり
• [雑誌論文] Differential diagnosis of amyotrophic lateral sclerosis from Guillain-Barré syndrome by quantitative determination of TDP-43 in cerebrospinal fluid (2014)
  • 著者名/発表者名: Hosokawa M, Arai T, Yamashita M, Tsuji H, Nonaka T, Masuda-Suzukake M, Tamaoka A, Hasegawa M, Akiyama H.
  • 雑誌名: Int. J. Neurosci. 巻: 124 ページ: 344-349
  • DOI: 10.3109/00207454.2013.848440
  • 査読あり
• [雑誌論文] Prion-like spreading of pathological alpha-synuclein in brain. (2013)
  • 著者名/発表者名: Masuda-Suzukake M, Nonaka T, Hosokawa M., Oikawa T, Arai T, Akiyama H, Mann D, Hasegawa M
  • 雑誌名: Brain 巻: 136 ページ: 1128-38
  • DOI: 10.1093/brain/awt037
  • 査読あり
• [雑誌論文] Prion-like Properties of Pathological TDP-43 Aggregates from Diseased Brains. (2013)
  • 著者名/発表者名: Nonaka T, Masuda-Suzukake M, Arai T, Hasegawa Y, Akatsu H, Obi T, Yoshida M, Murayama S, Mann DM, Akiyama H, Hasegawa M.
  • 雑誌名: Cell Rep. 巻: 4 ページ: 124-34
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2013.06.007
  • 査読あり
• [雑誌論文] Extensive deamidation at asparagine residue 279 accounts for weak immunoreactivity of tau with RD4 antibody in Alzheimer’s disease brain (2013)
  • 著者名/発表者名: Dan A, Takahashi M, Masuda-Suzukake M, Kametani F, Nonaka T, Kondo H, Akiyama H, Arai T, Mann DMA, Saito Y, Hatsuta H, Murayama S, Hasegawa M.
  • 雑誌名: Acta Neuropathol. Commun. 巻: 1 ページ: 54
  • DOI: 10.1186/2051-5960-1-54
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dipeptide repeat proteins are present in the p62 positive inclusions in patients with Frontotemporal Lobar Degeneration and Motor Neuron Disease associated with expansions in C9ORF72 (2013)
  • 著者名/発表者名: Mann DMA, Rollinson S, Robinson AC, Callister J, Snowden JS, Gendron T, Petrucelli L, Masuda-Suzukake M, Hasegawa M, Davidson YS and Pickering-Brown S
  • 雑誌名: Acta Neuropathol. Commun. 巻: 1 ページ: 68
  • DOI: 10.1186/2051-5960-1-68
  • 査読あり
• [雑誌論文] Kinase Inhibitor Screening Identifies Cyclin-Dependent Kinases and Glycogen Synthase Kinase 3 as Potential Modulators of TDP-43 Cytosolic Accumulation during Cell Stress. (2013)
  • 著者名/発表者名: Moujalled D, James JL, Parker SJ, Lidgerwood GE, Duncan C, Meyerowitz J, Nonaka T, Hasegawa M, Kanninen KM, Grubman A, Liddell JR, Crouch PJ, White AR
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 8 ページ: e67433
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0067433
  • 査読あり
• [雑誌論文] Pin1 Stimulates Dephosphorylation of Tau at Cdk5-Dependent Alzheimer Phosphorylation Sites (2013)
  • 著者名/発表者名: Kimura T, Tsutsumi K, Taoka M, Saito T, Masuda-Suzukake M, Ishiguro K, Plattner F, Uchida T, Ishobe T, Hasegawa M, Hisanaga SI.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 巻: 288 ページ: 7968 -77.
  • DOI: 10.1074/jbc.M112.433326
  • 査読あり
• [雑誌論文] Pathological features of FTLD-FUS in a Japanese population: Analyses of nine cases. (2013)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi Z, Kawakami I, Arai T, Yokota O, Tsuchiya K, Kondo H, Shimomura Y, Haga C, Aoki N, Hasegawa M, Hosokawa M, Oshima K, Niizato K, Ishizu H, Terada S, Onaya M, Ikeda M, Oyanagi K, Nakano I, Murayama S, Akiyama H, Mizusawa H
  • 雑誌名: J. Neurol. Sci. 巻: 335 ページ: 89-95.
  • DOI: 10.1016/j.jns.2013.08.035
  • 査読あり
• [雑誌論文] A longitudinal study on alpha-synuclein in blood plasma as a biomarker for Parkinson’s disease. (2013)
  • 著者名/発表者名: Foulds PG, Diggle P, Mitchell D, Parker A, Hasegawa M, Masuda-Suzukake M, Mann DMA, Allsop D.
  • 雑誌名: Sci. Rep. 巻: 3 ページ: 2540
  • DOI: 10.1038/srep02540
  • 査読あり
• [学会発表] Insoluble TDP-43 prepared from diseased brains has prion-like properties.
  • 著者名/発表者名: Nonaka T, Masuda-Suzukake M, Tetsuaki Arai T, Hasegawa Y, Akatsu H, Obi T, Yoshida M, Murayama S, Mann DMA, Akiyama H and Hasegawa M;
  • 学会等名: Alzheimer's Association International Conference (AAIC2013); Boston, USA,
  • 発表場所: Boston, USA
• [学会発表] 3R and 4R tau isoforms in paired helical filaments in Alzheimer’s disease.
  • 著者名/発表者名: Hasegawa M, Dan A, Watanabe S, Kondo H, Akiyama H, Mann DM, Saito Y, Murayama S
  • 学会等名: International symposium "New Frontier of Molecular Neuropathology 2014";
  • 発表場所: Tokyo, Japan
• [学会発表] 神経変性疾患の原因となるタンパク質の構造異常とその伝播
  • 著者名/発表者名: 長谷川成人
  • 学会等名: 第４回神経科学と構造生物学の融合研究会,
  • 発表場所: 岡崎
  • 招待講演
• [学会発表] 神経変性疾患の細胞病理を形成する蛋白質のプリオン様特性
  • 著者名/発表者名: 長谷川成人
  • 学会等名: 第８回臨床ストレス応答学会
  • 発表場所: 松本
  • 招待講演
• [学会発表] 神経変性疾患の分子基盤と進行機序 ―患者脳の解析から導かれた新しい考え方とその検証―
  • 著者名/発表者名: 長谷川成人
  • 学会等名: 平成２５年度 文部科学省 新学術領域研究 生命科学系３分野 がん・ゲノム・脳 支援活動合同シンポジウム
  • 発表場所: 東京
  • 招待講演
• [備考] ALS患者脳に出現する原因タンパク質TDP-43の異常凝集物が自身を鋳型として細胞内で増殖・蓄積
  • URL: http://www.igakuken.or.jp/research/topics/2013/0704.html