心血管系の発生分化とその分子機構の解析

• Project/Area Number: 09102005
• Research Category: Grant-in-Aid for Specially Promoted Research
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Research Institute, International Medical Center of Japan (1999); The University of Tokyo (1997-1998)
• Principal Investigator: 矢崎 義雄 国立国際医療センター研究所, 室長 (20101090)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 栗原 裕基 東京大学, 医学部附属病院, 助手 (20221947) ; 小室 一成 東京大学, 医学部附属病院, 講師 (30260483) ; 湯尾 明 国立国際医療センター研究所, 研究部長 (90221663) ; 山崎 力 東京大学, 保健センター, 講師 (60251245) ; 塩島 一朗 東京大学, 医学部・附属病院, 助手 ; 本田 浩章 東京大学, 医学部・附属病院, 助手 (40245064)
• Project Period (FY): 1997 – 1999
• Project Status: Completed (Fiscal Year 1999)
• Budget Amount: ¥278,000,000 (Direct Cost: ¥278,000,000); Fiscal Year 1999: ¥81,000,000 (Direct Cost: ¥81,000,000); Fiscal Year 1998: ¥96,000,000 (Direct Cost: ¥96,000,000); Fiscal Year 1997: ¥101,000,000 (Direct Cost: ¥101,000,000)
• Keywords: 心臓 / 発生 / ホメオボックス遺伝子 / トランスジェニックマウス / エンドセリン / 神経堤細胞 / 平滑筋細胞 / bHLH転写因子 / 心筋細胞 / ホメオボックス / ノックアウトマウス

Research Abstract

心臓の発生に必須な転写因子Csxは、成人においても心臓に発現しており、その成人心における役割が注目されている。我々は、Csxの成人心における役割を知るために、Csxを過剰発現するトランスジェニックマウス(Csx Tg)とホメオドメインのロイシンをプロリンに変えドミナントネガティブとして働くCsx(LP)を過剰発現するトランスジェニックマウス(Csx LP Tg)を作成した。成熟Csx Tgの心臓においては心臓特異的な遺伝子であるANP、ミオシン軽鎖、CARPなどの発現が亢進しており、Csxが出生後の心臓においても心臓特異的遺伝子の発現に関与していることが示唆された。一方Csx LP Tg心は組織学的に心筋の変性を示していた。以上のことより、Csxは成人心において心臓に発現している遺伝子の発現を調節していると同時に、心筋細胞の保護に働いており、Csxの機能が低下することにより、心筋障害が生じることが示唆された。
本研究によって、エンドセリン-1(et-1)によるG蛋白を介したシグナルが、神経堤細胞から血管平滑筋への分化機構に、bHLH型核転写因子であるdHAND,eHAND、ホメオボックス遺伝子Goosecoidの発現誘導を介して関与していることが明らかになった。その発現部位から、ET-1は上皮-間葉相互作用を介して働いていると考えられる。さらに、CATCH22の原因遺伝子の候補遺伝子として同定されている細胞内ユビキチン化関連蛋白UFD1Lとの間に、「ET-1→ET-A受容体→dHAND→UFD1」というシグナル伝達経路の存在が示唆された。一方、我々は、アドレノメデュリン(AM)のノックアウトマウスにより、AMもET-1同様、胎生期の血管発生および胎生期循環に関与していることを見出し、ET-1とAMと二つの血管内皮由来ペプチドが血管形成に重要な役割を果たすことを明らかにした。

Research Products

• [Publications] Oka, T., Komuro, I.et al.: "Autoregulation of Human Cardiac Homeobox Gene CSX1 : Mediation by the Enhancer Element in the First Intron"Heart & Vessels. 12. 10-14 (1997)
• [Publications] Takano, H., Komuro, I.et al.: "The Rho Family G Proteins Play a Critical Role in Muscle Differentiation"Mol. Cell. Biol.. 18. 1580-1589 (1998)
• [Publications] Ling, GY., Cao WH.et al.: "Renal sympathetic nerve activity in mice : comparison between mice and rats and between nomal and endothelin-1 deficient mice"Brain Res.. 808. 238-249 (1998)
• [Publications] Shiojima, I., Komuro, I.et al.: "Context-Dependent Transcriptional Cooperation Mediated by Cardiac Transcription Factors Csx/Nkx-2.5 and GATA-4"J. Biol. Chem.. 274. 8231-8239 (1999)
• [Publications] Kurihara, H., Kurihara, Y.et al.: "Endothelin and neural crest development"Cell. Mol. Biol. 45. 639-651 (1999)
• [Publications] Nagase, T., Kurihara, H.et al.: "Disruption of ET-1 gene enhances pulmonary responses to methacholine via functional mechanism in knoc*** mice"J. Appl. Physiol.. 87. 2020-2024 (1999)
• [Publications] Komuro, I.: "Characterization of Cardiac Homeobox Gene CSX/NKX-2. 5. in"Developmental Mechanisms of Heart Disease""Markwald RR, Clark EB, Takao A.Futura, N.Y.(in press).
• [Publications] Kmuro, I.: "Molecular Cloning and Characterization of Human and Xenopus Homologues of the Nkx2.5 Gene. in "Genetic Control of Heart Development""Harvey,RP., Olson, E.N., Schulz, R.A.and Altman, J.S.Human Frontier Science Program, Strasbourg. 163 (1997)
• [Publications] Takano H,Komuro I et al.: "The Rho Family G Proteins Play a Critical Role in Muscle Differentiation." Mol.Cell.Biol. 18. 1580-1589 (1998)
• [Publications] Yamazaki T,Komuro I et al.: "Role of Ion Channels and Exchagers in Mechanical Strech -Induced Cardiomyocyte Hypertrophy." Circ.Res.82. 430-437 (1998)
• [Publications] Kudoh S,Komuro I et al.: "Mechanical Stretch Induces Hypertrophic Responses in Cardiac Myocytes of Angiotensin II Type 1a Receptor Knockout Mice." J.Biol.Chem.273. 24037-24043 (1998)
• [Publications] Tanaka M,Kasahara H et al.: "Vertebrate Homologs of Tinman and Bagpipe : Roles of the Homeobox Genes in Cardiovascular Development." Develop.Genetics. 22. 239-249 (1998)
• [Publications] Aikawa R,Komuro I et al.: "Rho Family Small G Proteins Play Critical Roles in Mechanical Stress-Induced Hypertrophic Responses in Cardiac Myocytes." Circ.Res.(発表予定).
• [Publications] Shiojima I,Komuro I et al.: "Context-Dependent Transciptional Cooperation Mediated by Cardiac Transcription Factors Csx/Nkx-2.5 and GATA-4" J.Biol.Chem.(発表予定).
• [Publications] Komuro I and Yazaki Y: "Molecular Mechanism of Cardiac Hypertrophy. in “Pathogenetic Basis of Myocardial Disease"" Willerson,Virmani,Narula,Ballester and Carrio (発表予定),
• [Publications] Komuro I: "Characterization of Cardiac Homeobox Gene CSX/NKX-2.5. in “Developmental Mechanisms of Heart Disease"" Markwald PR,Clark EB and Takao A (発表予定),
• [Publications] Yamazaki T,Komuro I, et al.: "Norepinephrine induces the Raf-1 kinase/mitogen-activated protein kinase cascade through both al-and bl-adrenoceptors." Circulation. 95(5). 1260-1268 (1997)
• [Publications] Kudoh S,Komuro I, et al.: "Angiotensin II stimulates JNK in cultured cardiac myocytes of neonatal rats." Circ.Res.80(1). 139-146 (1997)
• [Publications] Georgescu SP,Komuro I, et al.: "Downregulation of polo-loki kinase correlates with loss of proliferative ability of cardiac myocytes." J.Mol.Cell.Cardiol.29. 929-937 (1997)
• [Publications] Minamino T,kurihara H, et al.: "Endothelin convertingzyme (ECE-1) expression in the rat vascular injury model and human coronary atherosclerosis." Circulation. 95. 221-230 (1997)
• [Publications] Kurihara H,Kurihara Y, et al.: "The role of endothelin-1 in cardiovascular development." Ann NY Acad Sci. 811. 168-177 (1997)
• [Publications] Kuwaki T,Kurihara H, et al.: "Physiological role of brain endothelin in the central autonomic control : from neuron to knockout mice." Prog.Neurobiol.51. 545-579 (1997)
• [Publications] Komuro I, Shiojima I, et al.: "Human and murine cardiac-specific homeobox-containing genes. in "Cardiac Developmenta and Gene Regulation"" Yazaki Y.Excerpta Medica,Tokyo, 153 (1995)
• [Publications] Komuro I, Kurihara H, et al.: "Molecular cloning and characterization of human and Xenopus homologues of the Nkx 2.5 gene. in "Genetic control of heart development"" Richard P.Harvey,Eric N.Olson,Robert A.Schilz,Jennifer S.Altman.Human Frontier Science Program,Strasbourg, 189 (1997)