Common molecular mechanism of Parkinson's pathology discovered in study
September 8, 2016
https://www.sciencedaily.com/releases/2016/09/160908130556.htm
（Xinnan Wangたちは神経細胞内の欠陥がパーキンソン病に関与する可能性を発見した
Credit: Norbert von der Groeben）
スタンフォード大学医学部の研究者は、全てのタイプのパーキンソン病におそらく共通すると考えられる細胞内の欠陥defectを特定した
この病態の特徴は神経細胞の特定のグループが死んでいくことだが、この欠陥はそのような細胞死に先行して生じ、細胞の絶滅を引き起こす際に重要な役割を演じる
「我々は家族性familialのパーキンソン病だけでなく、より一般的な孤発性sporadicの病態をも特徴付ける分子的なバイオマーカーを発見した」
脳神経外科学neurosurgeryの助教授assistant professorであるXinnan Wang, MD, PhDは言う
9月8日のCell Stem Cell誌オンライン版で記述されるこの欠陥は、使い古されたwear outミトコンドリアがエネルギー供給を止めて有害な汚染物質pollutantを吐き出し始めた時に 細胞が素早くミトコンドリアを分解するdismantleのを妨げる
この発見はパーキンソン病のより早く正確な診断につながる可能性があるだけでなく、全く新しい薬理学的な治療アプローチをも指し示しうると首席著者であるWangは言う
研究の筆頭著者はpostdoctoral scholar のChung-Han Hsieh, PhDである
パーキンソン病はアルツハイマー病に次いで二番目に多い神経変性疾患であり、65歳以上のアメリカ人の60人から70人に一人がパーキンソン病である
その内5パーセントから10パーセントが家族性で、大半は孤発性である
パーキンソン病で一般的な突然変異
Prevalent mutation in Parkinson's
家族性パーキンソン病の原因として最も頻繁に見られる遺伝子の突然変異はLRRK2というタンパク質をコードする遺伝子に沿った様々な箇所に起きる
そのような変異にはいくつかあるが、最も頻度が高いのはLRRK2のG2019Sという変異であることが判明している
白色人種/コーカソイドCaucasianの場合、家族性の症例では20人に1人、臨床上孤発性だった症例apparently sporadic casesでは50人に1人の割合で見られるturn up in 1 in 20
興味深いことに、アシュケナージ・ユダヤ人/Ashkenazi Jews（ドイツ・ポーランド・ロシア系ユダヤ人）では家族性パーキンソン病の40パーセント、孤発性の13パーセントでLRRK2G2019Sが見られる/show up
そして北アフリカのベルベル人/North African Berbers（北アフリカのコーカソイドでベルベル語を話す人々の総称）では家族性の39パーセント、孤発性の40パーセントである
※Sephardi Jews: セファルディ・ユダヤ人（スペイン・ポルトガル・北アフリカ系ユダヤ人）
このようなLRRK2の変異とパーキンソン病とのつながりを、明確に説明できた者は今まで誰もいなかった
パーキンソン病の患者と対照群から得られた培養細胞を使った一連の様々な実験から、Wangたちはこの謎を解明することに成功した
ミトコンドリアは脂肪やブドウ糖を他の分子、例えばエネルギーを運搬する分子に変換し、それを必要とする場所に供給する
神経細胞は一つの細胞が数百数千ものミトコンドリアを保持しているが、中脳に存在する神経細胞グループ、つまり我々の自発的な動作を常に微調整するために働く神経細胞にとって、ミトコンドリアによるエネルギーの大量供給は特に重要である
それらの細胞はドーパミンという物質を絶えず生産して分泌し（そのような細胞は『ドーパミン作動性』と呼ばれる）、それぞれがドーパミンを脳の別の場所へと『ほとばしらせるsquirting』ためのおびただしい数の腕を長く伸ばしている
それらのドーパミンを作る中脳の神経細胞が不足すると、パーキンソン病の古典的な症状、例えば振戦tremor, 硬直stiffness, 自発的動作の開始と維持の困難difficulty initiating and sustaining voluntary motion, そして時には認知の困難cognitive difficultiesが生じる
パーキンソン病患者でドーパミン作動性ニューロンの細胞死を引き起こすのは何なのかという疑問は、確たる証拠の裏付けがほとんどないbacked by little solid evidence非常に不明確な多くの推測many highly uncertain guessesをこれまで生じさせてきたoccasion
この不明確さは医療者の早期診断を制限し、効果的な治療のための薬剤開発を妨げている
機能不全を起こしたミトコンドリアは古くておんぼろの自動車/old jalopyと似ている
燃費はひどく悪い上に有害な排気ガス、つまり『腐食性の化学物質/corrosive chemicals』であるフリーラジカルfree radicalを大量に吐き出すspew out
しかし、スタンフォードの科学者たちは、欠陥のあるミトコンドリアを廃棄decommissionできるようにするにはまず細胞骨格から切り離すdetach必要があることを示した
細胞骨格とは『細い管のような繊維状の分子によるネットワーク/a network of molecular filaments and tubules』であり、細胞の中に広がって細胞の形状を決定している
ミトコンドリアは骨格から切り離されて初めて破壊が可能になるのである
しかし、ミトコンドリアを細胞骨格につなぎ留めているMiroというタンパク質が切断severedされなければ、このような切り離しdetachは起きないということをWangのチームは明らかにした
Miroを取り除く
Removing Miro
Wangたちは、LRRK2がMiroと複合体を形成した後で初めてMiroの除去が起きうることを発見した
欠陥のあるLRRK2はこの複合体の形成に失敗し、結果としてMiroの除去が著しく遅れることになる
今回の研究でWangと彼女の同僚たちは、ヒトの皮膚を培養した線維芽細胞から20の異なる系統を得た
4つは健康な被験者から、
5つは臨床上孤発性apparently sporadicのパーキンソン病患者から、
6つはLRRK2変異を持つ家族性のパーキンソン病患者から（悪名高いLRRK2G2019Sを含む）、
5つは他の変異を持つ家族性のパーキンソン病患者からだった
これらの細胞に対して生化学的にミトコンドリアへの損傷を誘発し、6時間後にそれらの細胞のいくらかをこじ開けてbreak open、Miroの分解degradationの徴候を観察した
生化学的な攻撃から14時間後、残りの細胞をこじ開けてミトコンドリアの分解breakdownを測定した
健康な被験者から得られた線維芽細胞の培養系統では、4つの全てで特に問題は観察されなかった
しかし驚いたことに、残り16の細胞系統、つまりパーキンソン病の症例から得られた細胞の全てでミトコンドリアの分離と分解は大幅に遅れていた
さらに詳細に分析すべく、彼女たちは最先端のiPSC技術を用いて皮膚の線維芽細胞のいくつかの系統からドーパミン作動性の活動が活発な神経細胞を作成した
それらに生化学的な操作を加えてそれを顕微鏡カメラによるライブイメージングで画像化したところ、健康な被験者の線維芽細胞から作成したドーパミン作動性神経細胞の中の損傷したミトコンドリアは、急速に破壊されることが示された
しかし、LRRK2G2019Sの変異を持つパーキンソン病患者の線維芽細胞に由来するドーパミン作動性神経細胞では、このプロセスとそこに至るまでの鍵となる重要な段階が大幅に遅れていた
フリーラジカル
Free radicals
研究者たちが神経細胞に対して過剰なフリーラジカル産生を生化学的に誘発すると、パーキンソン病の患者のサンプルに由来する神経細胞は全て（家族性と孤発性で等しくalike）、健康な被験者に由来する同等の細胞よりもはるかに多くの数の細胞が死んだ
「健康な細胞はより高いフリーラジカル濃度も処理することが可能だった」
Wangは言う
「しかしパーキンソン病の細胞は、同じ状況下ではるかに死にやすい
そしてそのような状況はエネルギーを集約的に用いる/多量のエネルギーを消費するenergy-intensive中脳のドーパミンを作る神経細胞で起きやすい
その細胞がまさにパーキンソン病で変性する細胞であり、エネルギーを多く消費するということはミトコンドリアも多い」
特筆すべきこととしてremarkably、科学者たちはパーキンソン病患者に由来する神経細胞の欠陥ミトコンドリアの分解の遅れを防ぐpreventことが可能であるだけでなく、それらの細胞がフリーラジカルの猛攻撃に直面しても早く死んでしまわないよう未然に防ぐforestallことも可能であることを発見した
彼女たちは生化学的な『トリック』を使い、細胞内のMiroのレベルを低下させた
このMiroレベルの低下は健康なミトコンドリアを細胞骨格から取り除くには不十分だったが、分離detachmentが起きうるポイントに近いところまで接着の強度を減少させた
彼女たちが化学的にミトコンドリアの損傷を誘発させても、健康な被験者に由来する神経細胞ではミトコンドリアの減少や分解の増大は起きなかった（分解の増大は起きなかった＝通常通り分解された）
しかし同等のLRRK2G2019S神経細胞では以前観察された遅れはほとんどpretty muchが消失し、それらの細胞死ははるかに少なかった
それらの細胞においてMiro濃度の低下はMiro切断の失敗を補ったことになる
LRRK2と関連するパーキンソン病の移動運動の困難locomotion difficultiesのショウジョウバエモデルでは（げっ歯類にはこの面での良いモデルは存在しない）、Miroレベルを低下させると幼虫の這う能力が目に見えて低下するという状態が回復し、成体では上昇能力とジャンプ能力の欠陥が完全に無効化された
さらに、ミトコンドリアのストレスが生じた箇所にLRRK2がリクルートされることをWangたちは証明した
彼女たちは多くの様々な細胞内の障害が完全に正常な『LRRK2とMiroの複合体』でさえも機能不全failureに陥らせる一因になると考えており、
その結果としてMiroがグリップを解放しないという機能不全failure to release its gripは信頼できるパーキンソン病早期のバイオマーカーである可能性があり、
そしておそらくは疾患の原因となる重要なイベントかもしれないという
「パーキンソン病の既存の治療薬はその多くが『つまずいたfalteringドーパミン作動性神経細胞』がドーパミンに変換しやすい前駆体を供給することによって作用する」
Wangは言う
「しかしそれは神経細胞の死を防がず、そしていったん死んだ細胞を回復することはできない
パーキンソン病のリスクが高い人々から得られる皮膚の線維芽細胞でMiroのレベルを計測することが正確で早い診断を得る際に有益であると、いつの日か証明されるかもしれない
そして、Miroのレベルを低下させる薬剤が疾患の治療に有益であると証明される可能性がある」
この研究はスタンフォード医学部が『プレシジョン・ヘルスprecision health』に焦点を当てた一例である
その目標は健康な人の疾患を予測して予防することであり、疾患の人を正確に診断して治療することである
http://dx.doi.org/10.1016/j.stem.2016.08.002
http://www.cell.com/cell-stem-cell/abstract/S1934-5909(16)30249-1
Functional Impairment in Miro Degradation and Mitophagy Is a Shared Feature in Familial and Sporadic Parkinson’s Disease.
Miroの分解とマイトファジーにおける機能不全は家族性と孤発性パーキンソン病で共有される特徴である
※Miro（Mitochondrial Rho GTPase 1）
http://www.genecards.org/cgi-bin/carddisp.pl?gene=RHOT1
※Milton（英国の盲目の詩人Miltonから）
http://www.genecards.org/cgi-bin/carddisp.pl?gene=TRAK1
※KHC: Kinesin Heavy Chain「キネシン重鎖」
※KIF5B: http://www.genecards.org/cgi-bin/carddisp.pl?gene=KIF5B
Highlights
・LRRK2変異体のiPSC由来ニューロンにおいて損傷したミトコンドリアは移動を続ける
・LRRK2変異体ニューロンにおいてMiroは安定stabilizedしていて、損傷したミトコンドリアに接着したままである
・Miroの部分的な減少は機能的なニューロンの欠陥をin vitroとin vivoで救出する
・孤発性パーキンソン病でも同様のMiro蓄積とミトコンドリアの欠陥が起きる
Summary
ミトコンドリアの運動movementは厳密に制御され、エネルギー恒常性を維持して酸化ストレスを防いでいる
Miroはミトコンドリアを微小管モーターmicrotubule motorへとつなぎ留めているミトコンドリア外膜タンパク質であり、
機能不全を起こしたミトコンドリアを除去clearanceする早期の段階で取り外されてremoved、ミトコンドリアの運動motilityを止める
今回我々はヒトのiPSC由来ニューロンと、そして他の補足的なモデルを使い、以前示された『パーキンソン病と関連するPINK1とParkin』からMiroへのつながりを基盤として研究をまとめた
我々は『パーキンソン病と関連する三つ目のタンパク質であるLRRK2』がMiroと複合体を形成することによりMiroの除去を促進することを示す
病原性のLRRK2 G2019SはMiroとの複合体を形成する機能を破綻させ、損傷したミトコンドリアの動作の停止を遅らせて、その結果としてマイトファジーの開始を遅くする
特筆すべきことにremarkably、LRRK2G2019Sを持つヒトニューロンとショウジョウバエパーキンソン病モデルでMiroのレベルを部分的に低下させることは神経変性をレスキューした
Miroの分解とミトコンドリアの運動は、孤発性パーキンソン病患者でも損なわれている
我々はMiroの保持の延長とそれに続いて起こるensue下流の結果がパーキンソン病の病理発生pathogenesisの中心的な要素を構成するかもしれないことを明らかにする
関連サイト
http://dx.doi.org/10.1016/j.cell.2011.10.018
PINK1 and Parkin Target Miro for Phosphorylation and Degradation to Arrest Mitochondrial Motility
（PINK1とParkinはMiroをリン酸化と分解の標的にしてミトコンドリアの運動を止める）
Xinnan Wang et al.
Highlights
・PINK1またはParkinの発現はニューロンミトコンドリアの動きを止める
・PINK1とParkinはモーター/アダプターのMiroと共に脱分極depolarizedしたミトコンドリアに結合する
・PINK1はMiroをリン酸化し、プロテアソームによって分解させる
・PINK1がMiroの分解を引き起こすためにはParkinが必要である
Summary
細胞はミトコンドリアの動き、分布、除去を調節することによりエネルギーバランスを維持して酸化ストレスを回避する
我々は2つのパーキンソン病タンパク質、セリン/スレオニンキナーゼのPINK1とユビキチンリガーゼのParkinが、ミトコンドリアの動きを止めることによってそのような調節に関与することを報告する
Miroはプライマリprimaryなモーター/アダプター複合体の一要素であり、キネシンをミトコンドリア表面につなぎ留めているが、PINK1はMiroをリン酸化する
Miroのリン酸化はプロテアソームによるMiroの分解を活性化し、それはParkin依存的な方法による
Miroのミトコンドリアからの除去は、ミトコンドリアの表面からキネシンをも切り離すdetach
PINK1/Parkin経路はミトコンドリアの動きを防ぐことによって、損傷したミトコンドリアが除去される前に隔離している可能性があるmay quarantine
PINK1はParkinの上流で作用することが示されているが、この関係に相当するメカニズムは不明である
我々はPINK1による基質のリン酸化がその後のParkinとプロテアソームによる作用の引き金を引くことを提案する
関連サイト
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/19152501
Pink1 forms a multiprotein complex with Miro and Milton, linking Pink1 function to mitochondrial trafficking.
（Pink1はMiroならびにMiltonと複合体を形成してPink1機能をミトコンドリア輸送に関連付ける）
関連記事
http://blog.goo.ne.jp/news-t/e/00f9bdacc5fee082eb60dda6170341fb
α-シヌクレインのオリゴマーやドーパミンで修飾された形態は高い親和性でミトコンドリアのTOM20に結合してタンパク質のインポートを損ない、ミトコンドリアの老化、呼吸の低下、活性酸素種（ROS）の増加を示す
関連記事
http://blog.goo.ne.jp/news-t/e/cc43532dd67385196c0da15809ea47d4
LRRK2の突然変異は微小管による軸索輸送を阻害する
関連記事
http://blog.goo.ne.jp/news-t/e/735d3e7de5b11b1efa84ce4c20e84d37
LRRK2は特定のRabタンパク質（Rab3、Rab8、Rab10、Rab12）の不活化により細胞内輸送を調節する
関連サイト
http://first.lifesciencedb.jp/archives/6527
RAB7L1とLRRK2は協調してニューロンにおける細胞内輸送を制御するとともにパーキンソン病の発症リスクを決定する
関連サイト
http://first.lifesciencedb.jp/archives/6074
LRRK2変異体の過剰なリン酸化活性によりひき起こされるヒトの神経幹細胞における進行性の核膜異常
関連記事
https://www.sciencedaily.com/releases/2016/07/160705135353.htm
尿中のエキソソーム中に含まれる自己リン酸化LRRK2を計測してパーキンソン病のバイオマーカーとして使う
関連記事
https://www.sciencedaily.com/releases/2016/07/160727162452.htm
パーキンソン病のリスクとなるSNPsが実際に機能しているエンハンサーやプロモーター領域にあるかどうかを調べたところ、LRRK2は12番染色体長腕（12q12）に存在するが、H3K4me1やH3K27acなどでエンハンサーの活性があるのはB細胞であってニューロンではない
他にも脂肪組織や肝臓に特異的なSNPsが存在した
関連記事
https://www.sciencedaily.com/releases/2014/01/140107215351.htm
α-シヌクレインはLRRK2の除去を遅くして除去されにくくするため、LRRK2は封入体に詰め込まれる
つまりLRRK2のキナーゼ活性ではなくLRRK2の凝集そのものが細胞死の直接の原因であり、変異体LRRK2のニューロンにおける毒性はLRRK2レベルとα-シヌクレインレベルに依存し、キナーゼ活性または封入体には依存しない
関連記事
https://www.sciencedaily.com/releases/2016/08/160808172209.htm
パーキンソン病では線条体の投射ニューロンの電気活動が異常
関連サイト
http://www.natureasia.com/ja-jp/clinical/review/37014
カルシウムチャネル遮断薬はパーキンソン病のリスクを低下させる
関連記事
http://blog.goo.ne.jp/news-t/e/da60d798a69b4436b35dc94e20655438
変異体α-シヌクレインを過剰発現するマウスモデル（A53T-SNCA）では中脳ドーパミンニューロンにおける黒質選択的な発火頻度の増大が観察された
このA53T-SCNAを過剰発現する黒質ドーパミンニューロンの選択的かつ加齢依存的な機能獲得の表現型は、Aタイプ Kv4.3カリウムチャネルの酸化還元に依存的な損傷によって引き起こされる『ペースメーカー頻度の内因的な増加』によって部分的には仲介されていた
関連記事
http://blog.goo.ne.jp/news-t/e/800fdf13417f9b0a80859ee62a0f6f31
パーキンソン病の異常行動を示し始めた年老いたMitoParkマウスでは、ドーパミンニューロンで電気活動を増加させる遺伝子発現が高まった
このマウスではインパルス活性と関連するイオンチャネルのサブユニット（Cav1.2, Cav1.3, HCN1, Nav1.2, NavB3）の発現が上方調節される
関連サイト
http://dx.doi.org/10.1016/j.cell.2011.02.010
PARIS (ZNF746) Repression of PGC-1α Contributes to Neurodegeneration in Parkinson's Disease.
（PARISによる転写因子PGC-1αの抑制はパーキンソン病の神経変性の一因である）
PARIS (ZNF746) はE3ユビキチンリガーゼparkinの基質
September 8, 2016
https://www.sciencedaily.com/releases/2016/09/160908130556.htm
（Xinnan Wangたちは神経細胞内の欠陥がパーキンソン病に関与する可能性を発見した
Credit: Norbert von der Groeben）
スタンフォード大学医学部の研究者は、全てのタイプのパーキンソン病におそらく共通すると考えられる細胞内の欠陥defectを特定した
この病態の特徴は神経細胞の特定のグループが死んでいくことだが、この欠陥はそのような細胞死に先行して生じ、細胞の絶滅を引き起こす際に重要な役割を演じる
「我々は家族性familialのパーキンソン病だけでなく、より一般的な孤発性sporadicの病態をも特徴付ける分子的なバイオマーカーを発見した」
脳神経外科学neurosurgeryの助教授assistant professorであるXinnan Wang, MD, PhDは言う
9月8日のCell Stem Cell誌オンライン版で記述されるこの欠陥は、使い古されたwear outミトコンドリアがエネルギー供給を止めて有害な汚染物質pollutantを吐き出し始めた時に 細胞が素早くミトコンドリアを分解するdismantleのを妨げる
この発見はパーキンソン病のより早く正確な診断につながる可能性があるだけでなく、全く新しい薬理学的な治療アプローチをも指し示しうると首席著者であるWangは言う
研究の筆頭著者はpostdoctoral scholar のChung-Han Hsieh, PhDである
パーキンソン病はアルツハイマー病に次いで二番目に多い神経変性疾患であり、65歳以上のアメリカ人の60人から70人に一人がパーキンソン病である
その内5パーセントから10パーセントが家族性で、大半は孤発性である
パーキンソン病で一般的な突然変異
Prevalent mutation in Parkinson's
家族性パーキンソン病の原因として最も頻繁に見られる遺伝子の突然変異はLRRK2というタンパク質をコードする遺伝子に沿った様々な箇所に起きる
そのような変異にはいくつかあるが、最も頻度が高いのはLRRK2のG2019Sという変異であることが判明している
白色人種/コーカソイドCaucasianの場合、家族性の症例では20人に1人、臨床上孤発性だった症例apparently sporadic casesでは50人に1人の割合で見られるturn up in 1 in 20
興味深いことに、アシュケナージ・ユダヤ人/Ashkenazi Jews（ドイツ・ポーランド・ロシア系ユダヤ人）では家族性パーキンソン病の40パーセント、孤発性の13パーセントでLRRK2G2019Sが見られる/show up
そして北アフリカのベルベル人/North African Berbers（北アフリカのコーカソイドでベルベル語を話す人々の総称）では家族性の39パーセント、孤発性の40パーセントである
※Sephardi Jews: セファルディ・ユダヤ人（スペイン・ポルトガル・北アフリカ系ユダヤ人）
このようなLRRK2の変異とパーキンソン病とのつながりを、明確に説明できた者は今まで誰もいなかった
パーキンソン病の患者と対照群から得られた培養細胞を使った一連の様々な実験から、Wangたちはこの謎を解明することに成功した
ミトコンドリアは脂肪やブドウ糖を他の分子、例えばエネルギーを運搬する分子に変換し、それを必要とする場所に供給する
神経細胞は一つの細胞が数百数千ものミトコンドリアを保持しているが、中脳に存在する神経細胞グループ、つまり我々の自発的な動作を常に微調整するために働く神経細胞にとって、ミトコンドリアによるエネルギーの大量供給は特に重要である
それらの細胞はドーパミンという物質を絶えず生産して分泌し（そのような細胞は『ドーパミン作動性』と呼ばれる）、それぞれがドーパミンを脳の別の場所へと『ほとばしらせるsquirting』ためのおびただしい数の腕を長く伸ばしている
それらのドーパミンを作る中脳の神経細胞が不足すると、パーキンソン病の古典的な症状、例えば振戦tremor, 硬直stiffness, 自発的動作の開始と維持の困難difficulty initiating and sustaining voluntary motion, そして時には認知の困難cognitive difficultiesが生じる
パーキンソン病患者でドーパミン作動性ニューロンの細胞死を引き起こすのは何なのかという疑問は、確たる証拠の裏付けがほとんどないbacked by little solid evidence非常に不明確な多くの推測many highly uncertain guessesをこれまで生じさせてきたoccasion
この不明確さは医療者の早期診断を制限し、効果的な治療のための薬剤開発を妨げている
機能不全を起こしたミトコンドリアは古くておんぼろの自動車/old jalopyと似ている
燃費はひどく悪い上に有害な排気ガス、つまり『腐食性の化学物質/corrosive chemicals』であるフリーラジカルfree radicalを大量に吐き出すspew out
しかし、スタンフォードの科学者たちは、欠陥のあるミトコンドリアを廃棄decommissionできるようにするにはまず細胞骨格から切り離すdetach必要があることを示した
細胞骨格とは『細い管のような繊維状の分子によるネットワーク/a network of molecular filaments and tubules』であり、細胞の中に広がって細胞の形状を決定している
ミトコンドリアは骨格から切り離されて初めて破壊が可能になるのである
しかし、ミトコンドリアを細胞骨格につなぎ留めているMiroというタンパク質が切断severedされなければ、このような切り離しdetachは起きないということをWangのチームは明らかにした
Miroを取り除く
Removing Miro
Wangたちは、LRRK2がMiroと複合体を形成した後で初めてMiroの除去が起きうることを発見した
欠陥のあるLRRK2はこの複合体の形成に失敗し、結果としてMiroの除去が著しく遅れることになる
今回の研究でWangと彼女の同僚たちは、ヒトの皮膚を培養した線維芽細胞から20の異なる系統を得た
4つは健康な被験者から、
5つは臨床上孤発性apparently sporadicのパーキンソン病患者から、
6つはLRRK2変異を持つ家族性のパーキンソン病患者から（悪名高いLRRK2G2019Sを含む）、
5つは他の変異を持つ家族性のパーキンソン病患者からだった
これらの細胞に対して生化学的にミトコンドリアへの損傷を誘発し、6時間後にそれらの細胞のいくらかをこじ開けてbreak open、Miroの分解degradationの徴候を観察した
生化学的な攻撃から14時間後、残りの細胞をこじ開けてミトコンドリアの分解breakdownを測定した
健康な被験者から得られた線維芽細胞の培養系統では、4つの全てで特に問題は観察されなかった
しかし驚いたことに、残り16の細胞系統、つまりパーキンソン病の症例から得られた細胞の全てでミトコンドリアの分離と分解は大幅に遅れていた
さらに詳細に分析すべく、彼女たちは最先端のiPSC技術を用いて皮膚の線維芽細胞のいくつかの系統からドーパミン作動性の活動が活発な神経細胞を作成した
それらに生化学的な操作を加えてそれを顕微鏡カメラによるライブイメージングで画像化したところ、健康な被験者の線維芽細胞から作成したドーパミン作動性神経細胞の中の損傷したミトコンドリアは、急速に破壊されることが示された
しかし、LRRK2G2019Sの変異を持つパーキンソン病患者の線維芽細胞に由来するドーパミン作動性神経細胞では、このプロセスとそこに至るまでの鍵となる重要な段階が大幅に遅れていた
フリーラジカル
Free radicals
研究者たちが神経細胞に対して過剰なフリーラジカル産生を生化学的に誘発すると、パーキンソン病の患者のサンプルに由来する神経細胞は全て（家族性と孤発性で等しくalike）、健康な被験者に由来する同等の細胞よりもはるかに多くの数の細胞が死んだ
「健康な細胞はより高いフリーラジカル濃度も処理することが可能だった」
Wangは言う
「しかしパーキンソン病の細胞は、同じ状況下ではるかに死にやすい
そしてそのような状況はエネルギーを集約的に用いる/多量のエネルギーを消費するenergy-intensive中脳のドーパミンを作る神経細胞で起きやすい
その細胞がまさにパーキンソン病で変性する細胞であり、エネルギーを多く消費するということはミトコンドリアも多い」
特筆すべきこととしてremarkably、科学者たちはパーキンソン病患者に由来する神経細胞の欠陥ミトコンドリアの分解の遅れを防ぐpreventことが可能であるだけでなく、それらの細胞がフリーラジカルの猛攻撃に直面しても早く死んでしまわないよう未然に防ぐforestallことも可能であることを発見した
彼女たちは生化学的な『トリック』を使い、細胞内のMiroのレベルを低下させた
このMiroレベルの低下は健康なミトコンドリアを細胞骨格から取り除くには不十分だったが、分離detachmentが起きうるポイントに近いところまで接着の強度を減少させた
彼女たちが化学的にミトコンドリアの損傷を誘発させても、健康な被験者に由来する神経細胞ではミトコンドリアの減少や分解の増大は起きなかった（分解の増大は起きなかった＝通常通り分解された）
しかし同等のLRRK2G2019S神経細胞では以前観察された遅れはほとんどpretty muchが消失し、それらの細胞死ははるかに少なかった
それらの細胞においてMiro濃度の低下はMiro切断の失敗を補ったことになる
LRRK2と関連するパーキンソン病の移動運動の困難locomotion difficultiesのショウジョウバエモデルでは（げっ歯類にはこの面での良いモデルは存在しない）、Miroレベルを低下させると幼虫の這う能力が目に見えて低下するという状態が回復し、成体では上昇能力とジャンプ能力の欠陥が完全に無効化された
さらに、ミトコンドリアのストレスが生じた箇所にLRRK2がリクルートされることをWangたちは証明した
彼女たちは多くの様々な細胞内の障害が完全に正常な『LRRK2とMiroの複合体』でさえも機能不全failureに陥らせる一因になると考えており、
その結果としてMiroがグリップを解放しないという機能不全failure to release its gripは信頼できるパーキンソン病早期のバイオマーカーである可能性があり、
そしておそらくは疾患の原因となる重要なイベントかもしれないという
「パーキンソン病の既存の治療薬はその多くが『つまずいたfalteringドーパミン作動性神経細胞』がドーパミンに変換しやすい前駆体を供給することによって作用する」
Wangは言う
「しかしそれは神経細胞の死を防がず、そしていったん死んだ細胞を回復することはできない
パーキンソン病のリスクが高い人々から得られる皮膚の線維芽細胞でMiroのレベルを計測することが正確で早い診断を得る際に有益であると、いつの日か証明されるかもしれない
そして、Miroのレベルを低下させる薬剤が疾患の治療に有益であると証明される可能性がある」
この研究はスタンフォード医学部が『プレシジョン・ヘルスprecision health』に焦点を当てた一例である
その目標は健康な人の疾患を予測して予防することであり、疾患の人を正確に診断して治療することである
http://dx.doi.org/10.1016/j.stem.2016.08.002
http://www.cell.com/cell-stem-cell/abstract/S1934-5909(16)30249-1
Functional Impairment in Miro Degradation and Mitophagy Is a Shared Feature in Familial and Sporadic Parkinson’s Disease.
Miroの分解とマイトファジーにおける機能不全は家族性と孤発性パーキンソン病で共有される特徴である
※Miro（Mitochondrial Rho GTPase 1）
http://www.genecards.org/cgi-bin/carddisp.pl?gene=RHOT1
※Milton（英国の盲目の詩人Miltonから）
http://www.genecards.org/cgi-bin/carddisp.pl?gene=TRAK1
※KHC: Kinesin Heavy Chain「キネシン重鎖」
※KIF5B: http://www.genecards.org/cgi-bin/carddisp.pl?gene=KIF5B
Highlights
・LRRK2変異体のiPSC由来ニューロンにおいて損傷したミトコンドリアは移動を続ける
・LRRK2変異体ニューロンにおいてMiroは安定stabilizedしていて、損傷したミトコンドリアに接着したままである
・Miroの部分的な減少は機能的なニューロンの欠陥をin vitroとin vivoで救出する
・孤発性パーキンソン病でも同様のMiro蓄積とミトコンドリアの欠陥が起きる
Summary
ミトコンドリアの運動movementは厳密に制御され、エネルギー恒常性を維持して酸化ストレスを防いでいる
Miroはミトコンドリアを微小管モーターmicrotubule motorへとつなぎ留めているミトコンドリア外膜タンパク質であり、
機能不全を起こしたミトコンドリアを除去clearanceする早期の段階で取り外されてremoved、ミトコンドリアの運動motilityを止める
今回我々はヒトのiPSC由来ニューロンと、そして他の補足的なモデルを使い、以前示された『パーキンソン病と関連するPINK1とParkin』からMiroへのつながりを基盤として研究をまとめた
我々は『パーキンソン病と関連する三つ目のタンパク質であるLRRK2』がMiroと複合体を形成することによりMiroの除去を促進することを示す
病原性のLRRK2 G2019SはMiroとの複合体を形成する機能を破綻させ、損傷したミトコンドリアの動作の停止を遅らせて、その結果としてマイトファジーの開始を遅くする
特筆すべきことにremarkably、LRRK2G2019Sを持つヒトニューロンとショウジョウバエパーキンソン病モデルでMiroのレベルを部分的に低下させることは神経変性をレスキューした
Miroの分解とミトコンドリアの運動は、孤発性パーキンソン病患者でも損なわれている
我々はMiroの保持の延長とそれに続いて起こるensue下流の結果がパーキンソン病の病理発生pathogenesisの中心的な要素を構成するかもしれないことを明らかにする
関連サイト
http://dx.doi.org/10.1016/j.cell.2011.10.018
PINK1 and Parkin Target Miro for Phosphorylation and Degradation to Arrest Mitochondrial Motility
（PINK1とParkinはMiroをリン酸化と分解の標的にしてミトコンドリアの運動を止める）
Xinnan Wang et al.
Highlights
・PINK1またはParkinの発現はニューロンミトコンドリアの動きを止める
・PINK1とParkinはモーター/アダプターのMiroと共に脱分極depolarizedしたミトコンドリアに結合する
・PINK1はMiroをリン酸化し、プロテアソームによって分解させる
・PINK1がMiroの分解を引き起こすためにはParkinが必要である
Summary
細胞はミトコンドリアの動き、分布、除去を調節することによりエネルギーバランスを維持して酸化ストレスを回避する
我々は2つのパーキンソン病タンパク質、セリン/スレオニンキナーゼのPINK1とユビキチンリガーゼのParkinが、ミトコンドリアの動きを止めることによってそのような調節に関与することを報告する
Miroはプライマリprimaryなモーター/アダプター複合体の一要素であり、キネシンをミトコンドリア表面につなぎ留めているが、PINK1はMiroをリン酸化する
Miroのリン酸化はプロテアソームによるMiroの分解を活性化し、それはParkin依存的な方法による
Miroのミトコンドリアからの除去は、ミトコンドリアの表面からキネシンをも切り離すdetach
PINK1/Parkin経路はミトコンドリアの動きを防ぐことによって、損傷したミトコンドリアが除去される前に隔離している可能性があるmay quarantine
PINK1はParkinの上流で作用することが示されているが、この関係に相当するメカニズムは不明である
我々はPINK1による基質のリン酸化がその後のParkinとプロテアソームによる作用の引き金を引くことを提案する
関連サイト
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/19152501
Pink1 forms a multiprotein complex with Miro and Milton, linking Pink1 function to mitochondrial trafficking.
（Pink1はMiroならびにMiltonと複合体を形成してPink1機能をミトコンドリア輸送に関連付ける）
関連記事
http://blog.goo.ne.jp/news-t/e/00f9bdacc5fee082eb60dda6170341fb
α-シヌクレインのオリゴマーやドーパミンで修飾された形態は高い親和性でミトコンドリアのTOM20に結合してタンパク質のインポートを損ない、ミトコンドリアの老化、呼吸の低下、活性酸素種（ROS）の増加を示す
関連記事
http://blog.goo.ne.jp/news-t/e/cc43532dd67385196c0da15809ea47d4
LRRK2の突然変異は微小管による軸索輸送を阻害する
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http://blog.goo.ne.jp/news-t/e/735d3e7de5b11b1efa84ce4c20e84d37
LRRK2は特定のRabタンパク質（Rab3、Rab8、Rab10、Rab12）の不活化により細胞内輸送を調節する
関連サイト
http://first.lifesciencedb.jp/archives/6527
RAB7L1とLRRK2は協調してニューロンにおける細胞内輸送を制御するとともにパーキンソン病の発症リスクを決定する
関連サイト
http://first.lifesciencedb.jp/archives/6074
LRRK2変異体の過剰なリン酸化活性によりひき起こされるヒトの神経幹細胞における進行性の核膜異常
関連記事
https://www.sciencedaily.com/releases/2016/07/160705135353.htm
尿中のエキソソーム中に含まれる自己リン酸化LRRK2を計測してパーキンソン病のバイオマーカーとして使う
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https://www.sciencedaily.com/releases/2016/07/160727162452.htm
パーキンソン病のリスクとなるSNPsが実際に機能しているエンハンサーやプロモーター領域にあるかどうかを調べたところ、LRRK2は12番染色体長腕（12q12）に存在するが、H3K4me1やH3K27acなどでエンハンサーの活性があるのはB細胞であってニューロンではない
他にも脂肪組織や肝臓に特異的なSNPsが存在した
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https://www.sciencedaily.com/releases/2014/01/140107215351.htm
α-シヌクレインはLRRK2の除去を遅くして除去されにくくするため、LRRK2は封入体に詰め込まれる
つまりLRRK2のキナーゼ活性ではなくLRRK2の凝集そのものが細胞死の直接の原因であり、変異体LRRK2のニューロンにおける毒性はLRRK2レベルとα-シヌクレインレベルに依存し、キナーゼ活性または封入体には依存しない
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https://www.sciencedaily.com/releases/2016/08/160808172209.htm
パーキンソン病では線条体の投射ニューロンの電気活動が異常
関連サイト
http://www.natureasia.com/ja-jp/clinical/review/37014
カルシウムチャネル遮断薬はパーキンソン病のリスクを低下させる
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http://blog.goo.ne.jp/news-t/e/da60d798a69b4436b35dc94e20655438
変異体α-シヌクレインを過剰発現するマウスモデル（A53T-SNCA）では中脳ドーパミンニューロンにおける黒質選択的な発火頻度の増大が観察された
このA53T-SCNAを過剰発現する黒質ドーパミンニューロンの選択的かつ加齢依存的な機能獲得の表現型は、Aタイプ Kv4.3カリウムチャネルの酸化還元に依存的な損傷によって引き起こされる『ペースメーカー頻度の内因的な増加』によって部分的には仲介されていた
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http://blog.goo.ne.jp/news-t/e/800fdf13417f9b0a80859ee62a0f6f31
パーキンソン病の異常行動を示し始めた年老いたMitoParkマウスでは、ドーパミンニューロンで電気活動を増加させる遺伝子発現が高まった
このマウスではインパルス活性と関連するイオンチャネルのサブユニット（Cav1.2, Cav1.3, HCN1, Nav1.2, NavB3）の発現が上方調節される
関連サイト
http://dx.doi.org/10.1016/j.cell.2011.02.010
PARIS (ZNF746) Repression of PGC-1α Contributes to Neurodegeneration in Parkinson's Disease.
（PARISによる転写因子PGC-1αの抑制はパーキンソン病の神経変性の一因である）
PARIS (ZNF746) はE3ユビキチンリガーゼparkinの基質
