国際活動支援報告

2016年11月11日（金）

招聘者：Dr. Koorosh Shahpasand, Royan Institute for Stem Cell Biology and Biotechnology

【受け入れ報告】シスタウの細胞毒性についての研究

平成28年11月の一ヶ月間、イランのローヤン研究所からDr. Shahpasanが新学術領域研究の外国人研究者中期招聘プログラムの援助により、首都大学東京を訪問し、タウの神経毒性の原因について研究を行った。Dr.Shahpasandは2012年3月に首都大学東京の当研究室で「タウのAT8リン酸化のミトコンドリア軸索輸送における役割」（J.Neurosci, 2012）という内容で学位を取得し、その後、アメリカ・ハーバード大のK,P. Lu研究室で博士研究員としてタウの研究を続け、2015年にはNatureのArticleに脳障害やタウオパチーではリン酸化Thr231のシス形タウが蓄積し、その抗体が脳障害やタウオパチー変性の進行を抑制するという論文を発表していた。昨年、イランのRoyan InstituteのAssistant Professorとなり、シス形リン酸化Thr231タウの毒性について研究を継続していた。今回はその毒性が何に由来するかを検討するために来日した。
Dr. ShahpasandはタウをCdk5-p25と共発現すると、またはストレス存在下で発現させるとシス形PThr231タウが増加し、核に移行することを観察していた。この結果から、核内へ移行したシス形タウがその毒性を核内で発揮し、細胞死を引き起すのではないかとの仮説を持っていた。当研究室では、ヒト神経芽細胞腫であるSH-SY5Y細胞を用いて、GFP-タウを発現させ核内への移行を共焦点顕微鏡で観察する予定であった。核のマーカーとしてはRFP-LAP（Lamin-associated protein）を用いて、GFP-タウと同時に観察した。実際の実験では、SH-SY5Y細胞の増殖に時間を要したり、ツアイスの共焦点顕微鏡710で観察する予定が、レーザーの寿命で使用できなくなり、ニコンの共焦点顕微鏡C2で観察しなければならなかったことなどいくつかのトラブルに見舞われた。しかし、より増殖の早いSH-SY5Y細胞を用いたり、C2顕微鏡を使い慣れたラボメンバーが使用方法を教えるなどして、実験を進めることができた。最終的には、当初の目的である核内のタウを観察することができた。GFP-tau をCdk5-p25とSH-SY5Y細胞に共発現させると、一部のGFP-タウが核内に観察された。その時の核の状態を、RFP-LAPで調べたところ、核（核膜）はインタクトであり、GFP-タウが何らかの仕組みで積極的に核内に入っていくと考えられた。
当研究室滞在中には、大学院生を対象にした生命科学専攻の教室セミナーを行い、神経変性疾患および脳障害におけるタウタンパク質の役割について講演を行った。また、当研究室の大学院生、特にタウの研究をしている大学院生と頻繁にdiscussionを行い、タウの毒性やアメリカでの研究生活について、研究への取り組み方について話をしてくれた。一ヶ月という短い期間であったが、借り受けたウィークリーマンションでは殆どの生活用品が準備されており、Dr.Shahpasandも快適に滞在できた。当研究室のメンバーにとっても刺激となり、有意義な訪問であったと思われる。最後になりましたが、このような機会を与えてくださった新学術領域研究の代表祖父江先生および国際支援活動班の方々に感謝いたします。

首都大学東京
理工学研究科　神経分子機能
教授　久永眞市

Dr. Shahpasand’s report

I would like to thank you so much for your generous support of my stay while in Prof. Hisanaga’s lab in Tokyo from November 01 to December 01, 2016. That was indeed a great pleasure reminding me of my PhD course golden days in Japan beside performing precious experiments. I missed Dr. Hisanaga a lot as he is like a real father and you gave me the invaluable opportunity to meet him again. Moreover, I found new friends which is of crucial importance in scientific world.

The project I was granted for is about neurotoxic tau pathological process. Tau is a fibrillar protein the function of which is being controlled by phosphorylation but hyperphosphorylation leads to pathogenicity in nervous system. We have recently published a paper in Nature demonstrating phosphorylated tau at Thr231 exists in two distinct cis & trans conformation whose conversion is being mediated by Pin1 isomerase and we have shown that cis p-tau is extremely neurotoxic, drives tauopathy in vitro and in vivo; a process we termed cistauosis. We found that tau & Cdk5-p25 overexpression or neuronal stress (like hypoxia chamber) generate a significant amount of cis pT231-tau, localizes in nucleus, and causes cell death. These results demonstrate the critical importance of tau phosphorylation at Thr231 and specifically in the cis conformation, likely through nuclear localization, for inducing neurotoxicity. Thus we hypothesis that cis p-T231 tau is becoming neurotoxic upon its nuclear localization. To test this idea, we are about to further explore cis pT231-tau translocation from various aspects. One possibility for cis p-tau translocation is nuclear membrane destruction upon neuronal stress and cistauosis. So, it is important to examine the membrane structure and transmissibility under stress conditions; the collaborative project performed at Prof. Hisanaga’s lab. To answer the questions, we overexpressed RFP-LAP (lamin associated protein) and GFP-tau in HS-SY5Y cells to determine the nuclear membrane structure during cis pT231-tau translocation. We induced cis p-GFP-tau using exogenous Cdk5 and tracked p-GFP-tau and RFP-LAP at different time points. Interestingly, we found that either before or after cis p-tau translocation nuclear membrane remained naïve.

Royan Institute
Tehran, Iran
Koorosh Shahpasand, PhD
Assistant Professor of Neuroscience
Cognitive Neuroscience Center

We concluded that cis p-tau translocation is being conducted through nuclear membrane and the membrane destruction does not prime the translocation. The data are indeed prominent answering one of our critical questions regarding cis p-tau neurotoxic process.
Eventually, I wholeheartedly appreciate BPADCP kind support funding part of our collaborative project. Apparently we wouldn’t be able to move forward on our joint project without your help.
Also, I would like to deeply thank Prof. Hisanaga for accepting me at his lab, letting me perform the experiments and advising me at every step.
Sincerely yours, Koorosh Shahpasand