Function of chromatin remodelers in nuclear compartment organization of Cabeza and ALS pathogenesis

染色质重塑因子在 Cabeza 核区室组织和 ALS 发病机制中的功能

基本信息

批准号：
15F15789
负责人：
山口政光
金额：
$ 1.47万
依托单位：
Kyoto Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2015
资助国家：
日本
起止时间：
2015-11-09 至 2018-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

前年度までに、ショウジョウバエのlncRNAの一つであるhsrωがヒトALSの原因遺伝子FUSのショウジョウバエホモログdFUSに遺伝学的にまた物理的に相互作用することを明らかにした。またhsrωのノックダウン系統を用いた解析から、hsrωがdFUS mRNAレベルを制御すると共に、dFUSタンパク質の核・細胞質局在のバランスを調節することを明らかにした。平成29年度は、それまでの研究を発展させて、遺伝学実験と生化学的解析を組み合わせることにより、ヒトFUSをショウジョウバエの複眼原基で発現させると、ヒトFUSは可溶性分画に存在し、その結果細胞毒性を示して、赤色色素の消失を伴う成虫複眼形態異常を誘導することを明らかにした。このショウジョウバエでhsrω lncRNAをノックダウンすると、この複眼形態異常がレスキューされることを見出した。hsrωノックダウンにより、dFUS mRNAレベルが低下した。また面白いことに、hsrωノックダウンが可溶性のヒトFUSを減少させ、またそれと同時に不溶性のヒトFUS-LAMP1凝集体形成を促進することを見出した。hsrωノックダウンによりもたらされるこれらの現象が、結果的に細胞毒性を示す可溶性のヒトFUS量を減少させ、複眼形態異常をレスキューしたと考えられる。さらに詳細な解析を進めることにより、細胞質のFUS-LAMP1凝集体は、プロテアソーム、オートファジー、リソソームのいずれによる分解も受けず、細胞質内の安全な貯蔵物として隔離されて存在することを見出した。この発見は細胞質のFUS凝集体形成へのLAMP1の新しい機能を示したものとして学術的意義がある。またこれらの研究は、FUSタンパク質の異常が関与する様々な神経変性疾患の理解に役立つと共に、ALSやFTLDなどの新規治療標的候補を提示したものとしても意義がある。

到上一年，据透露，果蝇的LNCRNA之一HSRΩ在遗传和物理上与人类ALS的致病基因FUS（果蝇）同型同性恋DFU相互作用。此外，使用HSRΩ的敲低线进行分析表明，HSRΩ调节了DFU的mRNA水平，并调节了DFUS蛋白的核和细胞质定位的平衡。在2017年，我们开发了先前的研究和遗传实验和生化分析，以表明当果蝇中的复合眼睛的初调表达人FU时，人FUS存在于可溶性馏分中，导致细胞毒性，导致成人复合眼睛形态异常与无红色的消失相关。发现在该果蝇中击倒HsrΩlncrna可以挽救这种复合的眼睛形态异常。 HSRΩ敲低降低了DFU的mRNA水平。有趣的是，我们发现HSRΩ敲低减少了可溶性的人毒，同时促进了不溶性的人FUS-LAMP1骨料的形成。这些由HSRΩ敲低产生的现象减少了可溶性人毒的量，后者表现出细胞毒性，并拯救了复合的眼睛形态异常。通过进一步的详细分析，我们发现细胞质FUS-LAMP1聚集体并未被蛋白酶体，自噬或溶酶体降解，并且存在于细胞质内的安全储存。这一发现具有学术意义，表明LAMP1在细胞质FUS骨料形成中的新功能。这些研究还有助于理解涉及FUS蛋白质异常的各种神经退行性疾病，并且对于提出新型治疗靶标（例如ALS和FTLD）也有意义。