Amyloid-like oligomerization of AIMP2 contributes to α-syn interaction and Lewy-like inclusion

パーキンソン病(Parkinson's disease, PD)、レヴィ小体病(Lewy body disease, LBD) 、多系統萎縮症(Multiple system atrophy, MSA)等の主要病理蛋白であるα-シヌクレイン (α-synuclein, α-syn)。

このα-synの凝集形成には、これまで様々な分子の関与が報告されていますが、

今回、韓国・成均館大学校(Sungkyunkwan大学)のDr. Leeらの研究グループは、amyinoacyl transfer RNA synthetase complex-interacting multifunctional protein-2 (AIMP2) という蛋白の関与について報告しました [1]

AIMP2 contributes to a-syn interaction and LB

AIMP2はαシヌクレイン凝集を促進する

著者らは、まずAIMP2が自己凝集能を持つことを、in vitroの系(チオフラビンアッセイ、電顕)で示した。

さらに、フィブリル化したAIMP2をSH-SY5Y細胞株にトランスフェクションすると、細胞内にAIMP2の凝集体形成が認められ、細胞死が誘導された。

次に、HA-タグをつけたα-synとMYC-タグをつけたAIMP2をコトランスフェクションすると、AIMP2とα-synが共局在する形で凝集体を形成した。

 

AIMP2のα-syn凝集誘導効果をin vivoで調べるため、著者らは野生型マウスの線条体に、アデノウイルスベクター(rAAV)を使って、AIMP2やα-synを過剰発現させた。

  • rAAV-GFP(コントロール)
  • rAAV-α-syn
  • rAAV-AIMP2
  • rAAV-AIMP2 + AAV-α-syn

結果、

rAAV-AIMP2単独でもα-syn凝集体形成が多少みられ、

rAAV-AIMP2 + AAV-α-synでは、よりその形成が顕著だった。

また、凝集体形成と呼応するように、

  • 黒質緻密部 (Substantia Nigra pars Compacta, SNc) の細胞数
  • 線条体のチロシンハイドロキシラーゼ(TH)量

も減少していた。

さらに、これらのマウスではOpen-field testで中心領域の滞在時間が著明に減少し、その結果はα-synフィブリル接種のマウスよりも顕著だった。

 

さらに著者らはAIMP2のヘテロノックアウトマウス (Aimp2 Het) と野生型マウスに、6-ハイドロキシドパミン(6-OHDA)を線状体に接種した。

通常、6-OHDAを線条体に接種しただけでは、α-synの凝集はほとんど来さないが、Aimp2 Hetでは、6-OHDA接種によりpS129-α-synの細胞内蓄積が確認された。

 

最後に、PD脳内でも、AIMP2の増加が起こっており、特にレヴィ小体(Lewy bodies)内に、AIMP2の蓄積が起こっていることを、蛍光免疫染色と免疫電顕で示した。

My View

Yunjong Lee氏のラボは勢いがありますね。

 

彼の所属していたDawson夫妻のグループは、これまで、

  • AIMPがparkinの基質で、PARKINノックアウトマウスや孤発性PD脳で蓄積されている [2, 3, 4, 5]
  • parkinやVPS35の機能障害により、AIMP2量の増加と局在の変化が起こり、PARP1と相互作用してパータナトスによる細胞死を誘導する [3, 4, 6]

等、AIMPがシヌクレイノパチーの病態に関わっている可能性を検証してきました。

 

AIMPのこれまでの報告では、AIMPはα-synやParkin, VPS35等の下流でPD病理に関わる、ということだったと思いますが、

今回は逆にα-synの上流にあるという感じの報告で、

「PARIS (ZNF746) と同じように、なんでもありだなー。」

と思ってしまいました。

 

PARISもそうですが、他のラボが追従してこない分子を独自にどんどん解析していっているので、

報告を読んで「そうなんですか。」と言うしかないような……

 

でも、例えば、

AIMP2の凝集というのは新しいと思うので、in vitroでの検証のときに、これまで凝集機能が確立しているAβとかα-synとかをコントロールで一緒にみせると、もう少しconvinsingのような気がします。

電顕の写真もあんまりフィブリルっぽくみえないし。

 

でも、定量結果はいつも綺麗なんですよね……凄いな。

References

  1. Ham S, Yun SP, Kim H, Kim D, Seo BA, Kim H, Shin JY, Dar MA, Lee GH, Lee YI, Kim D, Kim S, Kweon HS, Shin JH, Ko HS, Lee Y. Amyloid-like oligomerization of AIMP2 contributes to α-synuclein interaction and Lewy-like inclusion. Sci Transl Med. 2020 Nov 11;12(569):eaax0091. doi: 10.1126/scitranslmed.aax0091. PMID:33177178.
  2. Ko HS, Lee Y, Shin JH, Karuppagounder SS, Gadad BS, Koleske AJ, Pletnikova O, Troncoso JC, Dawson VL, Dawson TM. Phosphorylation by the c-Abl protein tyrosine kinase inhibits parkin's ubiquitination and protective function. Proc Natl Acad Sci U S A. 2010 Sep 21;107(38):16691-6. doi: 10.1073/pnas.1006083107. Epub 2010 Sep 7. PMID:20823226; PMCID: PMC2944759.
  3. Ko HS, von Coelln R, Sriram SR, Kim SW, Chung KK, Pletnikova O, Troncoso J, Johnson B, Saffary R, Goh EL, Song H, Park BJ, Kim MJ, Kim S, Dawson VL, Dawson TM. Accumulation of the authentic parkin substrate aminoacyl-tRNA synthetase cofactor, p38/JTV-1, leads to catecholaminergic cell death. J Neurosci. 2005 Aug 31;25(35):7968-78. doi: 10.1523/JNEUROSCI.2172-05.2005. PMID:16135753; PMCID: PMC6725452.
  4. Y. Lee, S. S. Karuppagounder, J.-H. Shin, Y.-I. Lee, H. S. Ko, D. Swing, H. Jiang, S.-U. Kang, B. D. Lee, H. C. Kang, D. Kim, L. Tessarollo, V. L. Dawson, T. M. Dawson, Parthanatos mediates AIMP2-activated age-dependent dopaminergic neuronal loss. Nat. Neurosci. 16, 1392–1400 (2013).
  5. Yun SP, Kim H, Ham S, Kwon SH, Lee GH, Shin JH, Lee SH, Ko HS, Lee Y. VPS35 regulates parkin substrate AIMP2 toxicity by facilitating lysosomal clearance of AIMP2. Cell Death Dis. 2017 Apr 6;8(4):e2741. doi: 10.1038/cddis.2017.157. PMID:28383562; PMCID: PMC5477581.
  6. Wong ES, Tan JM, Soong WE, Hussein K, Nukina N, Dawson VL, Dawson TM, Cuervo AM, Lim KL. Autophagy-mediated clearance of aggresomes is not a universal phenomenon. Hum Mol Genet. 2008 Aug 15;17(16):2570-82. doi: 10.1093/hmg/ddn157. Epub 2008 May 23. PMID:18502787; PMCID: PMC2722889.