2017 Fiscal Year Research-status Report
パーキンソン病関連タンパク質シヌクレインによる微小管制御の分子機構解明
| Project/Area Number |
15K08282
|
|---|
| Research Institution | Hirosaki University of Heath and Welfare Junior College |
|---|
Principal Investigator |
鳥羽 栞 弘前医療福祉大学短期大学部, 救急救命学科, 教授(移行) (40419891)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2019-03-31
|
| Keywords | 微小管結合タンパク質 / シヌクレイン / 微小管 / 細胞内輸送 / 超解像顕微鏡 / パーキンソン病 / レビー小体型認知症 / 電子顕微鏡 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
シヌクレインタンパク質はパーキンソン病やレビー小体型認知症の原因となっていると考えられる微小管結合タンパク質である。当該年度の研究計画は、in vivo、つまり神経細胞軸索内でのシヌクレインと微小管の関係をラット坐骨神経超薄切片電子顕微鏡解析や免疫電子顕微鏡解析を行い、その結果を公表することであった。
昨年度までに得られていたin vivo電子顕微鏡画像の解析を進めた結果、通常13本とされているほ乳類の微小管の構造に関して、初めて13本以外のプロトフィラメントから構成される微小管の像を得て、1000本近くの微小管を解析し、統計を行った。さらにシヌクレインを用いた免疫電子顕微鏡観察において、シヌクレイン標識金コロイドはプロトフィラメントの本数が14本の微小管に多いことがわかった。これはin vitroでの微小管とシヌクレインの重合サンプルのcryo電子顕微鏡観察の結果を支持するものである。本解析結果を踏まえて、当該年度では、神経軸索内輸送においてシヌクレインが細胞骨格性微小管と輸送性微小管を、微小管のプロトフィラメントの本数で識別しているというモデルを国内学会でのシンポジウム講演および国際ジャーナルに発表した（Toba et al. Scientific Reports (8) 8019, 2018)。
本成果の公表により、シヌクレインが神経細胞の軸索内輸送に重要な役割を果たしているという新たな細胞内輸送モデルを提案し、パーキンソン病やレビー小体型認知症発症につながる病理メカニズムに新規の情報を提供できた。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当該年度の研究課題は、前年度までに得られていた電子顕微鏡および超解像顕微鏡の画像解析を進め、国際ジャーナルに発表することであった。画像解析プログラムEosを用いて、ラット神経軸索の超薄切片試料の電子顕微鏡写真より、輸送性微小管となっていると考えられる13本以外のプロトフィラメントを持つ微小管を同定し、公表した。これはほ乳類では初めての報告となる。さらに、超解像顕徴鏡法で得られたデータの解析も進めた結果、電子顕微鏡において切片の断面として観察されたシヌクレイン結合微小管が長さ平均１マイクロメートルほどの輸送に適した短い微小管として細胞骨格性微小管に付随している画像を得ることができた。これらの画像解析の結果と統計処理が完成し、当該年度は国際ジャーナルに成果を発表することができた。そのため、本研究課題は、おおむね順調に進展していると考えている。
|
| Strategy for Future Research Activity |
上述のように、前年度までに得られたデータの解析を進めた結果、神経軸索内輸送におけるシヌクレインタンパク質の新たな機能があきらかになった。
シヌクレインはパーキンソン病やレビー小体型認知症の原因因子であると考えられるタンパク質であるが、生体内での機能は不明であり、疾患の発症機構もいまだ明らかではない。この現状を踏まえ、本研究成果のさらなる展開を目指して、国内の学会にて発表を行い、パーキンソン病やレビー小体型認知症の発症につながるシヌクレインの変異について、広く情報交換を行い、新たな研究を展開していきたいと考えている。
|
| Causes of Carryover |
当該年度までに、シヌクレインタンパク質が神経細胞内の微小管依存の輸送において、特別な機能を果たしているという新しいモデルを提案することができた。しかしながら、in vitroでの微小管に対する動態研究は進んだものの、in vivo実験には条件調整に困難が伴い、論文査読者から要求された神経細胞内の超薄切片免疫電子顕微鏡法実験に多くの時間を要した。免疫電子顕微鏡での標識は、室温や作業時間、試料の状態などに大きく影響を受けるため、これらの条件設定を繰り返し行う必要があったためである。
そのため、パーキンソン病やレビー小体型認知症の発症につながる可能性があるシヌクレインタンパク質の新たな機能モデルを提案することができたにもかかわらず、関連する成果の公表や国内外の学会での情報交換が十分に行えず、病理メカニズム解明につながる新たな研究展開を行うことができなかった。そのための使用予定額が次年度繰越となっている。本年度は繰り越し使用額を用いて、さらなる研究の発展のための発表と情報交換を行い、今後の共同研究につなげていきたい。
|
Research Products
(6 results)
