神経変性疾患における神経受性の分子機序

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 01J60045
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 丹羽 淳一 名古屋大学, 大学院・医学系研究科, 特別研究員(PD)
• Keywords: 筋萎縮性側索硬化症 / 遺伝子発現プロファイリング / Dorfin / ユビキチンリガーゼ / 変異SOD1 / ユビチキン化封入体 / XIAP / 神経細胞死

Research Abstract

1.代表的な神経変性疾患の一つである筋萎縮性側索硬化症(ALS)の病態に関わる分子を、分子インデックス法およびcDNAマイクロアレイを用いて、ALS病変部位である脊髄における遺伝子発現プロファイリングを行い探索した。
2.分子インデックス法によって、未知遺伝子断片を含む84個の遺伝子の発現がヒト孤発性ALS脊髄前角で著変していることを見い出した。さらに、多数例の孤発性ALS脊髄について検討し、分子インデックス法により得られた84個の遺伝子cDNAをスポットしたカスタムcDNAマイクロアレイおよび定量RT-PCRを用いることにより、11個の遺伝子の発現が常にALSにおいて変化していることを明らかにした。このうち、ALS脊髄において発現が増加している新規遺伝子2つの完全長cDNA配列を決定した。
3.新規遺伝子の1つに、N末側にRING-finger/IBRドメインを有するユビキチンリガーゼをコードする遺伝子があり、Dorfinと名付けた。Dorfinに対する特異抗体を作成し、ALS病理組織を免疫組織化学的に検索したところ、Dorfinは孤発性および変異SOD1を伴う家族性ALSの脊髄運動ニューロン内に特異的に見られるユビキチン化封入体に局在していた。さらに、Dorfinは変異SOD1をユビキチン化し、プロテアソームによる分解を促進することにより、神経保護的に機能する分子であることを明らかにした。変異SOD1をユビキチン化するユビキチンリガーゼとしては、Dorfinが世界で初めての報告である。今後、Dorfinのトランスジェニックマウスを作成し、ALSの現在最も良いモデル動物である変異SOD1トランスジェニックマウスと交配することにより、DorfinのALS治療効果について検討して行く予定である。
4.cDNAマイクロアレイによって、変異SOD1トランスジェニックマウス脊髄において発現が著変している遺伝子を多数同定した。その中でも、アポトーシス阻止作用を持つXIAP mRNA発現が、ALS症状発症ともに脊髄前角運動ニューロン内で減少していることを明らかにした。

Research Products

• [Publications] Niwa J, Isigaki S, Hishikawa N, Yamamoto M, Doyu M, Murata S, Tanaka K, Taniguchi N, Sobue G: "Dorfin ubiquitylates mutant SOD1 and prevents mutant SOD1-media neurotoxicity"J. Biol. Chem.. 277. 36793-36798 (2002)
• [Publications] Ishigaki S, Niwa J, Ando Y, Yoshihara T, Sawada K, Doyu M, Yamamoto M, Kato K, Yotsumoto Y, Sobue G: "Differentially expressed genes in sporadic amyotrophic lateral sclerosis spinal cords--screening by molecular indexing and subsequent cDNA microarray analysis"FEBS Lett.. 531. 354-358 (2002)
• [Publications] Ishigaki S, Liang Y, Yamamoto M, Niwa J, Ando Y, Yoshihara T, Takeuchi H, Doyu M, Sobue G: "X-Linked inhibitor of apoptosis protein is involved in mutant SOD1-mediated neuronal degeneration"J. Neurochem.. 82. 576-584 (2002)
• [Publications] Yoshihara T, Ishigaki S, Yamamoto M, Liang Y, Niwa J, Takeuchi H, Doyu M, Sobue G: "Differential expression of inflammation-and apoptosis-related g in spinal cords of a mutant SOD1 transgenic mouse model of fami amyotrophic lateral sclerosis"J. Neurochem.. 80. 158-167 (2002)
• [Publications] Takeuchi H, Kobayashi Y, Yoshihara T, Niwa J, Doyu M, Ohtsuka K, Sobue G: "Hsp70 and Hsp40 improve neurite outgrowth and suppress intracytoplasmic aggregate formation in cultured neuronal cells expressing mutant SOD1"Brain Res.. 949. 11-22 (2002)
• [Publications] Ando Y, Liang Y, Ishigaki S, Niwa J, Jiang Y, Kobayashi Y, Yamamoto M, Doyu M, Sobue G: "Caspase-1 and -3 mRNAs are differentially upregulated in motor neu and glial cells in mutant SOD1 transgenic mouse spinal cord -A study using laser microdissection and real-time RT-PCR"Neurochem. Res.. (in press). (2003)
• [Publications] Niwa J, Ishigaki S, Doyu M, Sobue G: "Catecholamine Research -From Molecular Insights to Clinical Medic Nagatsu T, Nabeshima T, McCarty R, Goldstein DS, eds"Kluwer Academic/Plenum Publishers. 4 (2002)
• [Publications] 丹羽淳一, 祖父江元: "看護のための最新医学講座-1.脳・神経系疾患"中山書店. 7 (2002)