Elucidation of regulation mechanisms of LLPS leading to pathological protein aggregation in neurodegenerative diseases

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アルツハイマー病、パーキンソン病、筋萎縮性側索硬化症、ポリグルタミン（PolyQ）病など多くの神経変性疾患では、蛋白質のミスフォールディング・凝集による普遍的な共通の発症分子メカニズムが考えられている。申請者らは、これらの疾患原因蛋白質の生理的な液-液相分離（LLPS）の不均衡が、核小体、ストレス顆粒など非膜性オルガネラの形成の制御破綻を引き起こし、不可逆的な病的蛋白質凝集の引き金になるという仮説を考えている。本研究では、蛋白質自身に関わるシス因子とその環境に関わるトランス因子の両方の視点から、疾患原因蛋白質のLLPS制御機構を明らかにし、その破綻による蛋白質凝集メカニズムを解明することを目的として、以下の研究を行った。１）疾患蛋白質の液滴形成から凝集体形成に至る制御機構の解明PolyQ蛋白質について、PolyQ鎖の伸長変異によりLLPSによる液滴を形成し、アミロイド様凝集体を形成することを明らかにした。一方、TDP-43-MBPについて、LLPSによる液滴形成後、TEVプロテアーゼによるMBP切断によりアミロイド様凝集体を形成することを明らかにした。２）疾患蛋白質の細胞内輸送による非膜性オルガネラ形成制御機構の解明培養細胞系を用いて、微小管重合阻害剤やDynein/Dynactin系やKinesin系関連分子のノックダウンなどによる微小管輸送障害によりTDP-43のストレス顆粒からの解離が遅延し、ユビキチン化細胞質内凝集体を形成することを明らかにした。さらにTDP-43を発現するALS/FTDモデルショウジョウバエを用いて、DCTN1のノックダウンによりTDP-43凝集体および神経変性が増悪することを明らかにした。