2022 Fiscal Year Annual Research Report
タンパク質合成速度の調節による遺伝性皮膚疾患発症の分子基盤とその治療法の確立
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21J00237
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
杉山 誉人 筑波大学, 医学医療系, 特別研究員(PD)
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| Project Period (FY) |
2021-04-28 – 2024-03-31
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| Keywords | 相分離 / タンパク質凝集 / 糖鎖 / 小胞体 / 細胞外分泌 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
様々な遺伝性疾患は、変異タンパク質の顕著な発現低下や異常蓄積により生じることが多いと考えられている。本研究では希少な遺伝性皮膚疾患である魚鱗癬、掌蹠角化症、小児の多くに見られるアトピー性皮膚炎の原因遺伝子に着目し、変異遺伝子由来の変異mRNAや変異タンパク質の挙動を解析することを目的とする。
当該年度は、自然治癒することで知られるKRT10、KRT1を原因遺伝子とした魚鱗癬の一種であるIchthyosis with confettiやLORを原因遺伝子とするロリクリン角皮症に着目し、それらの変異タンパク質の量や質について解析したところ、いずれも細胞核内あるいは近傍で凝集塊を形成し、さらにその発現量が顕著に低下することを明らかにした。これらは、近年解析が急速に進む「相分離」を経て、凝集体へと物性変化していることも明らかにしている。また、この物性変化の引き金となる生命現象を明らかにするため、翻訳後修飾に焦点を当て解析を行ったところ、KRT10の変異タンパク質はポリユビキチン化されていること、またこの修飾は分解のシグナルではないこと、を見出している。現在、これらの情報をもとに、ユビキチン鎖の形成と相分離を共通項として、疾患発症機構や自然治癒機構の分子基盤の解明を進めている。
また、 掌蹠(手掌と足底)の過角化を主症状とする長島型掌蹠角化症の原因遺伝子であるSERPINB7についても並行して解析を進めており、当該年度の成果により、SERPINB7は細胞外に分泌されるセリンプロテアーゼインヒビターであること、既知の変異SERPINB7は糖鎖付加障害等により、いずれも分泌不全に陥ることを明らかにしている。現在、糖鎖に着目してそれらの詳細な分泌不全機構について解析を進めている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
本研究では、複数の症例を横断的に解析することで、遺伝性角化症領域で未開拓だった生命現象を探索することを目的としている。当該年度の成果から、「ユビキチン化、相分離」を自然治癒を伴う3つの遺伝性疾患における共通項として、「細胞外分泌、糖鎖」を長島型掌蹠角化症の全ての原因変異を理解する共通項として見出している。いずれも研究開始当初は想定していなかったキーワードであったが、研究を進める中で、これらの分子基盤の理解のために必須な生命現象として浮かび上がってきた。今後の詳細な解析は必須であるが、当該年度までに研究の方向性を見出し、様々な遺伝学及び生化学的な変異解析を遂行できていると考える。
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| Strategy for Future Research Activity |
当該年度までに、自然治癒することで知られるKRT10、KRT1を原因遺伝子とした魚鱗癬の一種であるIchthyosis with confettiやLORを原因遺伝子とするロリクリン角皮症の共通項として、「ユビキチン化、相分離」を見出している。
現在はin vitroでの液滴形成実験やex vivoでの液滴溶解実験をベースに解析を行なっているが、今後はこれらの液滴がどのように形成されどのように凝集するのかについて、核酸やタンパク質との相互作用を軸に解析を進める。
一方で、 掌蹠(手掌と足底)の過角化を主症状とする長島型掌蹠角化症の原因遺伝子であるSERPINB7の既知の原因変異における共通項として、「細胞外分泌、糖鎖」を見出している。遺伝性角化症は様々な遺伝子の変異により生じ、それらがコードするタンパク質群の活性は多岐にわたるものの、その中にプロテアーゼやその活性制御に関わるタンパク質群が多く含まれる。SERPINB7はプロテアーゼインヒビターであるが、その標的プロテアーゼは同定されていないことから、SERPINB7を含め遺伝性角化症の原因となるプロテアーゼとその相互作用因子、及びその活性調節機構について、糖鎖に着目した解析を進めたい。
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