筋萎縮性側索硬化症原因遺伝子変異体による神経細胞死機序の解明

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15590908
• Research Institution: Keio University
• Principal Investigator: 新倉 貴子 慶應義塾大学, 医学部, 助手 (10301491)
• Keywords: 神経変性疾患 / 筋萎縮性側索硬化症 / 神経細胞死 / スーパーオキシドジスムターゼ / ALS2 / Alsin

Research Abstract

家族性筋萎縮性側索硬化症(ALS)原因遺伝子のひとつALS2は、劣性遺伝型であり、その欠損型変異が疾患を誘導することから、その機能の喪失が病因となると予想される。つまり野生型ALS2遺伝子に何らかの細胞保護作用があり、その機能が遺伝子変異により失われると推測した。そこで、もうひとつの家族性ALS原因遺伝子であるスーパーオキシドジスムターゼ1(SOD1)変異体遺伝子が誘導する神経細胞死に対する野生型ALS2遺伝子の影響について検討した。培養運動神経細胞に野生型ALS2遺伝子と変異型SOD1遺伝子を共導入したところ、変異SOD1が誘導する細胞死が野生型Alsin(ALS2遺伝子がコードする蛋白質)により抑制されることが明らかとなった。また、野生型Alsinが変異型SOD1に結合し、野生型SOD1には結合しないことが分かり、これらの蛋白質の物理的な結合と細胞死誘導及び抑制が関連していることが示された。すなわち、変異型SOD1は内在性野生型Alsinに結合することでその機能を抑制し、その結果として細胞死が起こるが、導入遺伝子から発現したAlsinが過剰に存在すれば変異型SOD1に拮抗して細胞死誘導を阻止することができると推測された。さらに、AlsinのSOD1変異体への結合部位を同定したところ、分子中央部分のRho GEF類似ドメインであることが明らかとなった。このドメインは低分子G蛋白質Rhoの活性化に関与するグアニン交換因子(GEF)の配列と類似していることから、細胞内シグナル伝達に重要であると予想される。以上の内容を論文発表したが(JBC, in press)、今後さらにこのRho GEF類似ドメインの活性とAlsinの細胞死抑制機能との関連性について検討する予定である。
これらの研究と同時に、Alsinに結合する蛋白質を探索するyeast two hybrid screeningを実施し、既に結合分子を同定した。その結合分子の役割について現在検討中である。
一方、ALSの神経細胞死の対照として検討を進めているアルツハイマー病における神経細胞死についても、その詳細な解析が進み、その成果を発表した。

Research Products

• [Publications] Kanekura K., et al.: "Alsin, the product of ALS2 gene, suppresses SOD1 mutant neurotoxicity through RhoGEF domain by interacting with SOD1 mutants."Journal of Biological Chemistry. (In press).
• [Publications] Niikura T., et al.: "Characterization of V642I-APP-induced cytotoxicity in primary neurons."Journal of Neuroscience Research. (In press).
• [Publications] Hashimoto Y., et al.: "Humanin antagonists : mutants that interfere with dimerization inhibit neuroproteiction by Humanin."European Journal of Neuroscience. (In press).
• [Publications] Hashimoto Y., et al.: "The Gtx homeodomain transcription factor exerts neuroprotection using its homeodomain."Journal of Biological Chemistry. (In press).
• [Publications] Hashimoto Y., et al.: "The amino- and carboxyl-terminal mutants of presenilin 1 cause neuronal cell death through different neurotoxic mechanisms."Journal of Neuroscience Research. 75. 417-428 (2004)
• [Publications] Abe Y., et al.: "Analysis of neurons created from wild-type and Alzheimer's mutation knock-in embryonic stem cells by a highly efficient differentiation protocol"Journal of Neuroscience. 23. 8513-8525 (2003)