骨・軟骨形成における、一次繊毛関連蛋白ＢＢＳ３の分子機能解析

• Project/Area Number: 13J09828
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Orthopaedic surgery
• Research Institution: Tokyo Medical and Dental University
• Principal Investigator: 川崎 真希理 東京医科歯科大学, 医歯学総合研究科, 特別研究員(DC1)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2015)
• Budget Amount: ¥3,000,000 (Direct Cost: ¥3,000,000); Fiscal Year 2015: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000); Fiscal Year 2014: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000); Fiscal Year 2013: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
• Keywords: 一次繊毛 / Bardet-Biedl Syndrome / 頭蓋底 / 細胞遊走 / 骨芽細胞 / 軟骨細胞 / ヘッジホッグシグナリング

Outline of Annual Research Achievements

一次繊毛は細胞外へ突出したアンテナ様細胞小器官であり、ヘッジホッグシグナルを含む様々なシグナル伝達への関与や、細胞外の力学的・化学的情報を細胞内へと伝えるセンサーとして機能すると考えられている。しかし、骨格発生における一次繊毛の機能は未だ十分に理解されていない。本研究は、Bardet-Biedl Syndromeの原因遺伝子であるBBS3という分子に着目し、そのノックアウトマウス (Bbs3 KOマウス）の骨格発生を検討することを目的とした。
我々はこれまでにBbs3 KOマウスには特徴的な頭蓋顔面領域の形態異常が観察されること、また顔面正中部の構造が低形成であることを示した。当該年度においては、胎生発生期の頭蓋顔面領域におけるBBS3の発現パターンを検討した。その結果、BBS3は胎生期12.5日目に頭蓋底正中部に出現する鋳型（外肺葉性間葉細胞の凝集）の背側に強く発現することが明らかとなった。頭蓋底の形成には両側から正中部への細胞遊走が必要であるが、Bbs3をノックダウンした細胞では、細胞遊走能が低下していたことから、BBS3 KOマウスの頭蓋顔面領域における正中部の低形成は、正中部への細胞遊走能の低下が原因であると示唆される。
我々の研究成果は、Bardet-Biedl Syndromeの早期診断および適切な臨床的処置に寄与すると考えられる。なお、本研究の成果は、第33回日本骨代謝学会において口頭発表され、オーストラリア・ニュージーランド骨代謝学会（Australia New Zealand Bone and Mineral Society）へのトラベルグラントを授与された。また、米国骨代謝学会（American Society for Bone and Mineral Research）においても報告され、高い評価を得た。さらに、本研究は査読付き国際雑誌「Bone」に投稿され、2016年2月に受理された。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Bardet-Biedl Syndrome 3 regulates development of cranial base midline structures. (2016)
  • Author(s): Kawasaki M, Izu Y, Hayata T, Ideno H, Nifuji A, Sheffield VC, Ezura Y, Noda M.
  • Journal Title: Bone Volume: 89 Pages: 419-430
  • DOI: 10.1016/j.bone.2016.02.017
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] TGF-Beta Suppresses Ift88 Expression in Chondrocytic ATDC5 Cells. (2015)
  • Author(s): Kawasaki, M., Ezura, Y., Hayata, T., Notomi, T., Izu, Y., and Noda, M.
  • Journal Title: Journal of Cellular Physiology Volume: - Issue: 11 Pages: 2788-95
  • DOI: 10.1002/jcp.25005
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] β2 Adrenergic receptor activation suppresses BMP-induced alkaline phosphatase expression in osteoblast-like MC3T3E1 cells. (2015)
  • Author(s): Yamada, T., Ezura, Y., Hayata, T., Moriya, S., Shirakawa, J., Notomi, T., Arayal, S., Kawasaki, M., Izu, Y., Harada, K., and Noda, M.
  • Journal Title: Journal of Cellular Biochemistry Volume: 116 Issue: 6 Pages: 1144-52
  • DOI: 10.1002/jcb.25071
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] PTH regulates β2-adrenergic receptor expression in osteoblast-like MC3T3-E1 cells. (2015)
  • Author(s): Moriya, S., Hayata, T., Notomi, T., Aryal, S., Nakamaoto, T., Izu, Y., Kawasaki, M., Yamada, T., Shirakawa, J., Kaneko, K., Ezura, Y., and Noda, M.
  • Journal Title: Journal of Cellular Biochemistry Volume: 116 Issue: 1 Pages: 142-148
  • DOI: 10.1002/jcb.24953
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] Ciliary protein BBS3 is required for normal patterning of cranial base (2015)
  • Author(s): Makiri Kawasaki, Tadayoshi Hayata, Yayoi Izu, Yoichi Ezura, Masaki Noda
  • Organizer: Australian New Zealand Bone and Mineral Society, Annual Scientific Meeting
  • Place of Presentation: タスマニア（オーストラリア）
  • Year and Date: 2015-11-01
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Ciliary protein BBS3 is involved in the development of cranial base (2015)
  • Author(s): Makiri Kawasaki, Tadayoshi Hayata, Yayoi Izu, Yoichi Ezura, Masaki Noda
  • Organizer: The American Society for Bone and Mineral Research 2015 Annual Meeting
  • Place of Presentation: シアトル（米国）
  • Year and Date: 2015-10-09
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 一次繊毛関連分子BBS3の頭蓋顔面領域における骨格形成制御 (2015)
  • Author(s): 川崎真希理、早田匡芳、伊豆弥生、江面陽一、野田政樹
  • Organizer: 第33回日本骨代謝学会学術集会
  • Place of Presentation: 京王プラザホテル（東京）
  • Year and Date: 2015-07-23
• [Presentation] Ciliary protein Bbs3 positively regulates the induction of ALP activity by Hedgehog signaling in MC3T3-E1 (2014)
  • Author(s): Makiri Kawasaki, Tadayoshi Hayata, Yoichi Ezura, Masaki Noda
  • Organizer: The American Society for Bone and Mineral Research 2014 Annual Meeting
  • Place of Presentation: George R. Brown Convention Center 米ヒューストン
  • Year and Date: 2014-09-12 – 2014-09-15
• [Presentation] 培養軟骨細胞ATDC5において、TGF-β1は一次繊毛構成遺伝子Ift88の発現を抑制し、一次繊毛を短縮させる (2014)
  • Author(s): 川﨑真希理、早田匡芳、中元哲也、納富拓也、江面陽一、野田政樹
  • Organizer: 第32回日本骨代謝学会学術集会
  • Place of Presentation: 大阪国際会議場 大阪
  • Year and Date: 2014-07-24 – 2014-07-26
• [Presentation] TGF-β1 inhibits maturation of chondrogenic cell line ATDC5 by impeding canonical hedgehog signaling through direct down-regulation of ciliary component gene Ift88 (2013)
  • Author(s): Makiri Kawasaki
  • Organizer: American Society for Bone and Mineral Research
  • Place of Presentation: Baltimore, USA
  • Year and Date: 2013-10-07
• [Presentation] Down-regulation of Ift88 augments TGF-β1 actions on the proliferation and differentiation of chondrogenic cell line ATDC5 (2013)
  • Author(s): Makiri Kawasaki
  • Organizer: 2^<nd> joint meeting of the International Bone and Mineral Society and the Japanese society for Bone and Mineral Research
  • Place of Presentation: Kobe, Japan
  • Year and Date: 2013-05-29