2020 Fiscal Year Annual Research Report
Elucidation of molecular mechanisms of repeat-associated non-AUG translation and its role in neurodegenerative diseases
| Project Area | Multifaceted Proteins: Expanding and Transformative Protein World |
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| Project/Area Number |
20H05927
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| Research Institution | Kindai University |
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Principal Investigator |
永井 義隆 近畿大学, 医学部, 教授 (60335354)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
森 康治 大阪大学, 医学系研究科, 助教 (40775318)
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| Project Period (FY) |
2020-11-19 – 2025-03-31
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| Keywords | 蛋白質 / RNA / RAN翻訳 / 脳神経疾患 / アミロイド |
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| Outline of Annual Research Achievements |
遺伝子非翻訳領域内のリピート配列の異常伸長を原因とする筋萎縮性側索硬化症（ALS）、脊髄小脳失調症（SCA）などの神経変性疾患において、リピート関連非AUG依存性（RAN）翻訳という新規の翻訳機構によりリピートペプチド（RAN-P）が産生され、神経変性を引き起こすことが明らかになった。本研究では、RAN翻訳のメカニズムとそれに伴う神経変性メカニズムを解明することを目的として研究を行い、以下の成果を得た。
１）RAN翻訳レポーター細胞を用いたRAN翻訳分子機構の解明：C9-ALSの原因となるC9orf72遺伝子の異常伸長GGGGCCリピートの下流にNanolucもしくはGFP cDNAを挿入したRAN翻訳レポーターコンストラクトを作成し、培養細胞での発現実験により、RAN翻訳活性の評価系を樹立した。そして様々なRNA結合タンパク質（RBP）や翻訳開始因子、RNA輸送・分解関連分子などによるRAN翻訳に及ぼす影響の検討を開始した。
２）疾患モデル細胞・ショウジョウバエを用いたRAN翻訳の神経変性病態への役割の解明：様々なRBPや翻訳開始因子などRAN翻訳制御分子候補について、異常伸長GGGGCCリピートRNAを発現するC9-ALSモデルショウジョウバエを用いて、複眼変性に対する影響を検討し、有意な影響を及ぼす複数のRAN翻訳制御分子候補を同定した。
３）RAN翻訳ペプチドによる神経変性機序の解明：RAN-Pを発現する培養細胞の溶解液から免疫沈降、質量分析を行いRAN-Pと相互作用するLCドメインタンパク質のスクリーニングを開始した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
遺伝子組み換えDNA実験及び動物実験の承認を得るまでに時間を要したために、研究計画を変更したが、変更後の予定通り、完了した。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後、以下のような研究を進める。
１）RAN翻訳レポーター細胞を用いた実験系を用いて、RAN翻訳に影響を及ぼすRBPや翻訳開始因子、RNA輸送・分解関連分子などを明らかにし、RAN翻訳のメカニズムを明らかにする。
２）疾患モデル細胞・ショウジョウバエを用いて、RAN翻訳制御分子候補のRAN翻訳、細胞毒性および神経変性に対する影響を明らかにし、RAN翻訳の神経変性病態への役割を解明する。
３）LCドメインタンパク質の液-液相分離による液滴形成や、核小体やストレス顆粒など膜のないオルガネラの形成・機能に対してRAN翻訳ペプチドが与える影響を明らかにし、神経変性メカニズムを解明する。
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[Journal Article] Go-sha-jinki-Gan alleviates inflammation in neurological disorders via p38-TNF signaling in the central nervous system.2021
Author(s)
Jiang S., Baba K., Okuno T., Kinoshita M., Choong C.J., Hayakawa H., Sakiyama H., Ikenaka K., Nagano S., Sasaki T., Shimamura M., Nagai Y., Hagihara K., Mochizuki H.
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Journal Title
Neurotherapeutics
Volume: 18
Pages: 460-473
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Arginine is a disease modifier of polyQ disease models that stabilizes polyQ protein conformation.2020
Author(s)
Minakawa E.N., Popiel H.A., Tada M., Takahashi T., Yamane H., Saitoh Y., Takahashi Y., Ozawa D., Takeda A., Takeuchi T., Okamoto Y., Yamamoto K., Suzuki M., Fujita H., Ito C., Yagihara H., Saito Y., Watase K., Adachi H., Katsuno M. Mochizuki H., Shiraki K., Sobue G., Toda T., Wada K., Onodera O., *Nagai Y.
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Journal Title
Brain.
Volume: 143
Pages: 1811-1825
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Alternative mitochondrial quality control mediated by extracellular release.2020
Author(s)
Choong C.J., Okuno T., Ikenaka K., Baba K., Hayakawa H., Koike M., Yokota M., Doi J., Kakuda K., Takeuchi T., Kuma A., Nakamura S., Nagai Y., Nagano S., Yoshimori T., Mochizuki H.
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Journal Title
Autophagy
Volume: 10
Pages: 1-13
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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