Molecular physiological study of impairment in endosome system

• Project/Area Number: 17K07378
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Cell biology
• Research Institution: Tohoku University (2019-2020); Institute of Physical and Chemical Research (2017-2018)
• Principal Investigator: ANDO KEIKO 東北大学, 歯学研究科, 准教授 (40221741)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2021-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2020)
• Budget Amount: ¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000); Fiscal Year 2019: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2018: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2017: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
• Keywords: 線虫 / 細胞死 / 重症先天性好中球減少症 / Sec1/Munc18 / VPS45 / カルシウムイメージング / アポトーシス / エンドソーム / SMファミリー

Outline of Final Research Achievements

In this study, we focused on vps45 gene, which is one of the causative genes identified in severe congenital neutropenia (SCN). As an model animal, we used the nematode Caenorhabditis elegans (C. elegans) and conducted molecular genetic and molecular physiological studies of vps45. (1) To identify novel genes involved in vps45, we conducted genetic screenings for suppressor mutations of a vps45 mutant and obtained multiple suppressor mutant alleles. (2) We have developed a transgenic animal habouring human vps45 mutations in severe congenital neutropenia. (3) We developed a calcium imaging system to analyze calcium dynamics in apoptotic cells and neural activity in the SCN disease model.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

vps45はエンドソームを介した小胞輸送に働く膜融合制御因子の一つであるが、近年、パーキンソン病などの神経変性疾患においてもエンドソーム輸送の関連遺伝子の変異が多数報告されている。本研究で開発された新規疾患動物モデルは、エンドソーム機能異常を起因とした細胞死の分子メカニズム解明や、神経変性疾患や免疫疾患の創薬を目的とした生体レベルでの薬効評価において優れたツールになることが期待される。

Research Products

• [Journal Article] The role of somite patterning in the formation of Weberian apparatus and pleural rib in zebrafish. (2020)
  • Author(s): Akama, K., Ebata, K., Maeno, A., Taminato, T., Otosaka, S., Gengyo-Ando, K., Nakai, J., Yamasu, K., Kawamura, A.
  • Journal Title: Journal of Anatomy Volume: 236 Issue: 4 Pages: 622-629
  • DOI: 10.1111/joa.13135
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Confocal and multiphoton calcium imaging of the enteric nervous system in anesthetized mice (2018)
  • Author(s): Yuki Motegi, Masaaki Sato, Kazuhide Horiguchi, Masamichi Ohkura, Keiko Gengyo-Ando, Yuji Ikegaya, Yasuyuki Fusamae, Yoshie Hongo, Minoru Suzuki, Koichi Ogawa, Miyako Takaki, Junichi Nakai
  • Journal Title: Neuroscience Research Volume: 印刷中 Pages: 53-60
  • DOI: 10.1016/j.neures.2019.02.004
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] UDP-N-acetylglucosamine-dolichyl-phosphate N-acetylglucosaminephosphotransferase is indispensable for oogenesis, oocyte-to-embryo transition, and larval development of the nematode Caenorhabditis elegans (2018)
  • Author(s): Kanaki Nanako、Matsuda Ayako、Dejima Katsufumi、Murata Daisuke、Nomura Kazuko H、Ohkura Takashi、Gengyo-Ando Keiko、Yoshina Sawako、Mitani Shohei、Nomura Kazuya
  • Journal Title: Glycobiology Volume: 29 Issue: 2 Pages: 163-178
  • DOI: 10.1093/glycob/cwy104
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Role of tyramine in calcium dynamics of GABAergic neurons and escape behavior in Caenorhabditis elegans (2018)
  • Author(s): Kagawa-Nagamura Yuko、Gengyo-Ando Keiko、Ohkura Masamichi、Nakai Junichi
  • Journal Title: Zoological Letters Volume: 4 Issue: 1 Pages: 19-19
  • DOI: 10.1186/s40851-018-0103-1
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] 自由運動下の線虫神経活動の可視化と解析：チラミンによる運動神経の制御 (2018)
  • Author(s): 安藤恵子
  • Organizer: 線虫研究の未来を創る会
• [Presentation] G-CaMP6トランスジェニックマウスを用いたin vivoカルシウムイメージングによる腸管神経系の機能解析 (2018)
  • Author(s): 茂木優貴, 佐藤正晃, 堀口和秀, 大倉正道, 安藤恵子, 池谷裕二, 房前裕順, 本郷良泳, 鈴木稔, 小川公一, 高木都, 中井淳一
  • Organizer: 生理学研究所研究会
• [Presentation] G-CaMP6トランスジェニックマウスを用いた生体カルシウムイメージングによる腸管神経系の機能解析 (2018)
  • Author(s): 茂木優貴, 佐藤正晃, 堀口和秀, 大倉正道, 安藤恵子, 池谷裕二, 房前裕順, 本郷良泳, 鈴木稔, 小川公一, 高木都, 中井淳一
  • Organizer: 筋生理の集い
• [Presentation] G-CaMP6トランスジェニックマウスを用いた生体腸イメージング実験法 (2018)
  • Author(s): 茂木優貴, 佐藤正晃, 堀口和秀, 大倉正道, 安藤恵子, 池谷裕二, 房前裕順, 本郷良泳, 鈴木稔, 小川公一, 高木都, 中井淳一
  • Organizer: 生理学東京談話会
• [Book] 動物の事典 (2020)
  • Author(s): 末光 隆志
  • Total Pages: 772
  • Publisher: 朝倉書店
  • ISBN: 9784254171662
• [Remarks] 埼玉大学脳末梢科学研究センターホームページ
  • URL: http://subsi.saitama-u.ac.jp/index.html