橋小脳低形成10型の分子病態メカニズムの解明

• Project/Area Number: 17K15623
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Research Field: Pathological medical chemistry
• Research Institution: Oita University
• Principal Investigator: 波田 一誠 大分大学, 医学部, 助教 (00546202)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2020-03-31
• Project Status: Discontinued (Fiscal Year 2019)
• Budget Amount: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000); Fiscal Year 2020: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000); Fiscal Year 2019: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000); Fiscal Year 2018: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000); Fiscal Year 2017: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
• Keywords: 断片化tRNA (tRF) / RNAキナーゼ CLP1 / 橋小脳低形成 / 神経変性疾患 / ゼブラフィッシュ / 糖代謝酵素 / マウス / CLP1 / ヒト神経芽細胞株 / 橋小脳低形成（PCH） / tRNA 断片（tRF） / zebrafish

Outline of Annual Research Achievements

橋小脳低形成（PCH）の10型は、RNA キナーゼ CLP1 遺伝子変異によって断片化した tRNA (tRF) が核内に蓄積すること、p53 の活性化によって神経特異的に細胞死が生じることが知られている。しかしながら、この病因が tRF の蓄積によるものなのか、またCLP1 遺伝子変異がどのような経路を介して p53 を活性化しているのか、その詳細は未だ明らかにされていない。そこで本研究では、この疾患に対する治療法開発の一助となることを期待し、ヒト神経芽細胞株、ゼブラフィッシュそしてマウスをモデルに、CLP1 遺伝子変異による神経変性疾患の詳細な分子メカニズムを解明することを目的とする。平成29年度は、 ヒト神経芽細胞株とゼブラフィッシュを用いた解析によって、ある tRF （xtRF）がp53 を介して神経変性を引き起こすことを見出した。そして、平成30年度は、xtRF が糖代謝経路で機能している酵素を介してp53 を活性化していることを明らかにした（Inoue et al. BBRC, 2020）。本年度では、ヒト PCH10 型の病的変異を導入したマウスの作製を試みた。
申請者は PCH10 型のモデルマウスを作製するために、CRISPR/Cas9システムを利用した。具体的には、病的変異を導入した一本鎖DNAを相同組み換えのドナーとして使用し、エレクトロポレーションによって、Cas9タンパク質と変異部分をターゲットにした gRNA ともにマウスの受精卵に導入した。その結果、CLP1 の 140 番目のアルギニンが終止コドンに置き換わったマウスの作製に成功した。
これは、PCH10 型の初めての哺乳動物モデルであり、これを用いたPCH10 型の病態メカニズムの全容解明及び治療法の確立が大いに期待される。

Research Products

• [Journal Article] Tyrosine pre-transfer RNA fragments are linked to p53-dependent neuronal cell death via PKM2 (2020)
  • Author(s): Inoue Masanori、Hada Kazumasa、Shiraishi Hiroshi、Yatsuka Hiroyuki、Fujinami Hiroyuki、Morisaki Ikuko、Nishida Yoshihiro、Matsubara Etsuro、Ishitani Tohru、Hanada Reiko、Matsumoto Masaki、Penninger Josef M.、Ihara Kenji、Hanada Toshikatsu
  • Journal Title: Biochemical and Biophysical Research Communications Volume: May 3 Issue: 3 Pages: 155-163
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2020.02.157
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] CLP1 acts as the main RNA kinase in mice (2020)
  • Author(s): Fujinami H, Shiraishi H, Hada K, Inoue M, Morisaki I, Higa R, Shin T, Kobayashi T, Hanada R, Penninger JM, Mimata H, Hanada T.
  • Journal Title: Biochem Biophys Res Commun. Volume: 525 Issue: 1 Pages: 129-134
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2020.02.066
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Tricarboxylic acid cycle activity suppresses acetylation of mitochondrial proteins during early embryonic development in Caenorhabditis elegans. (2019)
  • Author(s): Hada Kazumasa、Hirota Keiko、Inanobe Ai、Kako Koichiro、Miyata Mai、Araoi Sho、Matsumoto Masaki、Ohta Reiya、Arisawa Mitsuhiro、Daitoku Hiroaki、Hanada Toshikatsu、Fukamizu Akiyoshi
  • Journal Title: J. Biol. Chem. Volume: 294 Issue: 9 Pages: 3091-3099
  • DOI: 10.1074/jbc.ra118.004726
  • NAID: 120007133475
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] CD105 maintains the thermogenic program of beige adipocytes by regulating Smad2 signaling (2018)
  • Author(s): Higa R, Hanada T, Teranishi H, Miki D, Seo K, Hada K, Shiraishi H, Mimata H, Hanada R, Kangawa K, Murai T, Nakao K.
  • Journal Title: Molecular and Cellular Endocrinology Volume: 印刷中 Pages: 184-193
  • DOI: 10.1016/j.mce.2018.03.008
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] セリン/スレオニンキナーゼVRK1遺伝子変異による進行性神経変性疾患モデルサカナの樹立 (2019)
  • Author(s): 波田 一誠
  • Organizer: 第42回日本分子生物学会年会
• [Presentation] RNAエキソソーム関連疾患の病態メカニズムの解明 (2018)
  • Author(s): 八塚 洋之、波田 一誠、花田 俊勝
  • Organizer: 第41回日本分子生物学会年会
• [Presentation] CRISPR/Cas9 を用いた橋小脳低形成のゼブラフィッシュモデルの作製 (2018)
  • Author(s): 波田 一誠, 田中 亮太, 漆畑 博太郎, 井上 真紀, 白石 裕士, 花田 俊勝
  • Organizer: 第91回日本生化学会大会
• [Presentation] 神経変性疾患橋小脳低形成のモデルサカナの作製 (2017)
  • Author(s): 波田 一誠、八塚 洋之、井上 真紀、白石 裕士、花田 俊勝
  • Organizer: 2017年度生命科学系学会合同年次大会
• [Presentation] tRNA代謝異常による神経変性疾患の分子機構解明 (2017)
  • Author(s): 井上 真紀、波田 一誠、石谷 太、花田 俊勝
  • Organizer: 2017年度生命科学系学会合同年次大会
• [Presentation] RNAキナーゼ分子NOL9の生体内における分子機能 (2017)
  • Author(s): 藤浪 弘行、白石 裕士、波田 一誠、花田 俊勝
  • Organizer: 2017年度生命科学系学会合同年次大会