脳神経細胞の生死制御機構解明:新規因子発見と脳変性疾患モデル作出

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15109002
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 野村 靖幸 北海道大学, 大学院・薬学研究科, 教授 (00034041)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 金子 雅幸 北海道大学, 大学院・薬学研究科, 助手 (10322827) ; 上原 孝 北海道大学, 大学院・薬学研究科, 助教授 (00261321) ; 大熊 康修 北海道大学, 大学院・薬学研究科, 助教授 (20127939)
• Keywords: ニューロン / グリア / ストレス / アポトーシス / 小胞体 / ERAD / 脳虚血 / ユビキチンリガーゼ

Research Abstract

ラットに四血管閉塞/再灌流を行い,一過性前脳虚血モデルを作成して,脳虚血に伴って発現量の変化する遺伝子をディファレンシャル・ディスプレイ法を用いて単離することを試み,減少する遺伝子としてphosphatidylinositol 4-kinase(PI 4-K)の同定に成功した.PI 4-K蛋白質は海馬ニューロンに多く発現していること,また,虚血に伴って細胞死が起こるCA1領域においては,細胞死が観察される前に先んじて減少することがわかった.さらに,PI 4-Kの過剰発現は有意に低酸素による細胞死を抑制すること,PI 4-KはAktの活性化を増強・維持することがわかった.
脳虚血モデルマウスにおいて,HRD1 mRNA発現を検討したところ,HRD1 mRNAが大脳皮質および線条体において増加することが明らかとなった.さらにin vitroの系で低酸素/再酸素化を負荷するとHRD1 mRNAはグリア細胞においては発現が上昇したが,一方神経芽細胞腫Neuro2aにおいては発現に変化は認められなかった.したがって,脳虚血は小胞体機能を障害すること,HRD1は虚血による細胞死に保護的に関与することが示唆された.
小胞体に蓄積した変性タンパク質の分解系である小胞体関連分解(ER associated degradation : ERAD)に関与する遺伝子KF-1をバイオインフォマティクス的解析により,単離・同定した.KF-1は実際に小胞体に局在し,ユビキチンリガーゼ活性を有していることを示した.また,小胞体ストレス誘導されることが判明してた.さらに,KF-1を哺乳類細胞に過剰発現させることによって小胞体ストレスによる神経細胞死が抑制されるか解析したところ,小胞体ストレス特異的に細胞死を抑制した.

Research Products

• [Publications] Furuta et al.: "Correlation between delayed neuronal cell death and selective decrease in phosphatidylinositol 4-kinase expression in the CA1 subfield of the hippocampus after transient forebrain ischemia."Journal of cerebral blood flow and metabolism. 23,8. 962-971 (2003)
• [Publications] Hosoi et al.: "Inhibition of leptin-induced IL-1beta expression by glucocorticoids in the brain."Brain Research. 969,1-2. 95-101 (2003)
• [Publications] Kitamura et al.: "Neuroprotective mechanisms of antiparkinsonian dopamine D2-receptor subfamily agonists."Neurochemical research. 28,7. 1035-1040 (2003)
• [Publications] Nomura et al.: "A beta-induced TNF-alpha expression and acetylcholine action in mouse glial cells."Life Science. 72,18-19. 2117-2120 (2003)
• [Publications] Miyazaki et al.: "Age-related alterations in the expression of glial cell line-derived neurotrophic factor in the senescence-accelerated mouse brain."Journal of pharmacological sciences. 92,1. 28-34 (2003)
• [Publications] Kaneko et al.: "Activation signal of nuclear factor-kappaB in response to endoplasmic reticulumstress is transduced via IRE1 and tumor necrosis factor recepter-associated factor 2."Biological & pharmaceutical bulletin. 26,7. 931-935 (2003)