Molecular mechanism underlying propagation of pathogenic protein aggregates in neurodegenerative disorders

2016 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15H06588
• Research Institution: Keio University
• Principal Investigator: 徳田 栄一 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 助教 (00757510)
• Project Period (FY): 2015-08-28 – 2017-03-31
• Keywords: シーディング / タンパク質凝集体 / 筋萎縮性側索硬化症 / スーパーオキサイド ディスムターゼ / 線虫

Outline of Annual Research Achievements

運動ニューロン疾患の一種である筋萎縮性側索硬化症（ALS）の責任病巣ではCu/Zn-superoxide dismutase（SOD1）タンパク質の不溶性凝集体が異常蓄積している。また、病変部位は疾患の進行とともに、責任病巣の周囲に拡大していくことが知られている。本課題では、ALSの病変部位拡大の分子メカニズムを、不溶性SOD1凝集体のシーディング現象の観点から明らかにすることを目的とした。具体的には、ヒトSOD1トランスジェニック線虫にシードとして不溶性SOD1凝集体を暴露し、生体内でシーディング現象が誘導されるか検討した。また、シードを導入した結果、線虫の生存期間や運動機能に及ぼす影響も併せて解析した。
まず、線虫体内に不溶性SOD1凝集体を導入するために、大腸菌にヒトSOD1をトランスフォームし、温度制御により菌内でSOD1を凝集させ、食餌として経口摂取させる方法、および、試験管内で調製した精製SOD1凝集体を暴露させる方法をそれぞれ確立した。次に、緑色蛍光タンパク質と融合させたL126X変異型SOD1を発現するトランスジェニック線虫に対して、SOD1凝集体を形成した大腸菌、または、精製SOD1凝集体を暴露させ、凝集化促進・伝播の検証を試みた。残念ながら、いずれの方法でシードを導入しても、線虫体内でSOD1の凝集化は誘導されなかった。さらに、シードを導入しても、線虫の生存期間および運動機能は、可溶性SOD1を暴露させた線虫と同程度であった。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Regulatory role of RNA chaperone TDP-43 for RNA misfolding and repeat-associated translation in SCA31 (2017)
  • Author(s): Ishiguro T, Sato N, Ueyama M, Fujikake N, Sellier C, Kanegami A, Tokuda E, Zamiri B, Gall-Duncan T, Mirceta M, Furukawa Y, Yokota T, Wada K, Taylor JP, Pearson CE, Charlet-Berguerand N, Mizusawa H, Nagai Y, and Ishikawa K.
  • Journal Title: Neuron Volume: 94 Pages: 108-124
  • DOI: 10.1016/j.neuron.2017.02.046.
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Immunochemical characterization on pathological oligomers of mutant Cu/Zn-superoxide dismutase in amyotrophic lateral sclerosis (2017)
  • Author(s): Tokuda E, Anzai I, Nomura T, Toichi K, Watanabe M, Ohara S, Watanabe S, Yamanaka K, Morisaki Y, Misawa H, and Furukawa Y.
  • Journal Title: Molecular Neurodegeneration Volume: 12 Pages: 2
  • DOI: 0.1186/s13024-016-0145-9.
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] A misfolded dimer of Cu/Zn-superoxide dismutase leading to pathological oligomerization in amyotrophic lateral sclerosis (2017)
  • Author(s): Anzai I, Tokuda E, Mukaiyama A, Akiyama S, Endo F, Yamanaka K, Misawa H, and Furukawa Y.
  • Journal Title: Protein Science Volume: 26 Pages: 484-496
  • DOI: 10.1002/pro.3094
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Screening of drugs inhibiting in vitro oligomerization of Cu/Zn-superoxide dismutase with a mutation causing amyotrophic lateral sclerosis (2016)
  • Author(s): Anzai I, Toichi K, Tokuda E, Mukaiyama A, Akiyama S, and Furukawa Y.
  • Journal Title: Frontiers in Molecular Biosciences Volume: 3 Pages: 40
  • DOI: doi: 10.3389/fmolb.2016.00040.
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] 筋萎縮性側索硬化症における変異SOD1オリゴマーの免疫化学的な検出 (2017)
  • Author(s): 徳田栄一、森崎祐太、三澤日出巳、渡邊征爾、山中宏二、大原慎司、古川良明
  • Organizer: 日本薬学会第137年会
  • Place of Presentation: 仙台国際センター（宮城県・仙台市）
  • Year and Date: 2017-03-25 – 2017-03-27
• [Presentation] In vivo and in vitro characterization of SOD1 in early stages of ALS as a precursor to insoluble aggregates (2016)
  • Author(s): Eiichi Tokuda, Itsuki Anzai, Takao Nomura, Shinji Ohara, Seiji Watanabe, Koji Yamanaka, Yuta Morisaki, Hidemi Misawa, and Yoshiaki Furukawa
  • Organizer: 27th International Symposium on ALS/MND
  • Place of Presentation: Dublin (Ireland)
  • Year and Date: 2016-12-07 – 2016-12-09
  • Int'l Joint Research
• [Book] Aggregation of FET proteins as a pathological change in amyotrophic lateral sclerosis. (2017)
  • Author(s): Furukawa Y and Tokuda E.
  • Total Pages: 161 (1-12)
  • Publisher: Springer US
• [Remarks] 研究室ホームページ
  • URL: http://www.chem.keio.ac.jp/~furukawa/