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新規自閉症関連遺伝子COPS7A及びPER3の変異による分子病態メカニズムの解析

Research Project

Project/Area Number 17K16315
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

Allocation TypeMulti-year Fund
Research Field Embryonic/Neonatal medicine
Research InstitutionInstitute for Developmental Research, Aichi Human Service Center

Principal Investigator

野田 万理子  愛知県心身障害者コロニー発達障害研究所, 分子病態研究部門, 研究員 (50571311)

Project Period (FY) 2017-04-01 – 2020-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
KeywordsCOPS7A / Per3 / Autism / 神経細胞移動 / 大脳皮質形成 / 発達障害 / PER3 / corticogenesis / 神経細胞成熟 / 樹状突起形成 / 軸索伸長 / 発生・分化 / 神経科学 / 細胞移動
Outline of Annual Research Achievements

COPS7Aは、核内タンパク質の一つであり、COP9シグナロソームと呼ばれる大型の複合体を形成して、ユビキチン-プロテアソームによる細胞内タンパク質分解に重要な役割を果たす。COPS7Aは進化の過程で高度に保存されており、細胞内タンパク分解以外にも様々な生命現象の根幹に関与していることが示されているが、その作用機構や疾患への寄与に関しては殆ど明らかにされていない。最近の自閉性障害(ASD)患者の網羅的解析から、健常群と比較して顕著なCOPS7A発現減少が報告されている。しかし、大脳皮質発達におけるCOPS7Aの生理機能・発現状態は全く不明であり、病態形成に至るメカニズムに関しても解析がなされていないため、本研究ではCOPS7Aが大脳皮質発達に及ぼす役割の解明を目指し、解析を行った。まず、COPS7AのRNAiベクターを3種作成して、子宮内マウス胎仔脳遺伝子導入法により神経幹細胞へと導入しCOPS7Aの発現抑制を行った。その結果、神経細胞移動が障害され、神経細胞軸索の進展も抑制された。
Per3は時計遺伝子の一つである。ASDを始めとした発達障害患者は高い割合で睡眠障害を併発することも知られている。しかし睡眠障害と発達障害発症の連関を証明する分子メカニズムに関しては殆ど明らかにされておらず、また胎生期のPer3の役割に関しても未解明のままである。そこで本研究では発達障害の病態形成におけるPer3の機能解明を目的として解析を行った。In situ hybridizationにより胎生期マウス大脳皮質におけるPer3のmRNA発現状態を明らかにした。これ以外に共焦点レーザー顕微鏡を用いた脳スライスライブイメージングと分子生物学的・生化学的解析による包括的な解析によりPer3の皮質神経細胞の移動や成熟に及ぼす機能を明らかにし、原著論文として報告した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

COPS7Aに関しては神経細胞発達における基礎的な解析(神経細胞移動や神経突起伸長に及ぼす影響、細胞形態解析)はすでに終了しており、市販抗体を用いた発現解析(western blotting)により発生段階の比較的早い時期からマウス脳に発現していることが明らかとなった。しかし、COPS7Aの作用機構の詳細は現時点で明らかになっていないため、病態形成機構の解明には至っていない。
Per3は、適切な抗体が存在しないため、in situ hybridizationにより、発達期マウス脳での発現解析を行った。発生の初期段階からマウス大脳皮質での発現が確認され、発生が進むに従って成熟神経細胞に強く発現することが明らかとなった。これまでに行ってきたPer3の神経細胞機能に及ぼす包括的な解析のデータをまとめて、発達障害の病態関連分子としてのPer3の機能解析を原著論文として報告した。臨床グループとの連携で見出された睡眠障害を有するASD患者で見られるPer3の変異(p.R366Q)は、in vitroおよびin vivo神経細胞を用いた解析によりPer3タンパク質の不安定化を引き起こす変異であることが明らかとなった。しかし、この変異(p.R366Q)はヒトのエキソーム解析データベース(ExAC)より、疾患特異的な変異ではないことが判明したため、それ以上の解析は行わなかった。

Strategy for Future Research Activity

COPS7Aに関しては脳組織を用いた抗体免疫染色やin situ hybridizationにより詳細な発現解析を行うことを予定している。これに加えて分子生物学的・生化学的解析による包括的な解析を行い、COPS7Aの性状解析を原著論文としてまとめていく。
Per3に関しては、これまでに得られた結果をまとめて原著論文として報告した。これらの分子はいずれもシグナル伝達機構の詳細が明らかとなっていないため、その探索を行うことで、未知の発達障害の病態形成機構の一端が明らかとなる可能性がある。分子機構の探索に準備期間と資金を必要とする。

Report

(2 results)
  • 2018 Research-status Report
  • 2017 Research-status Report

Research Products

(9 results)

All 2019 2018 2017 Other

All Journal Article Presentation Remarks

  • [Journal Article] Role of Per3, a circadian clock gene, in embryonic development of mouse cerebral cortex2019

    • Author(s)
      Noda M, Iwamoto I, Tabata H, Yamagata T, Ito H, Nagata K.
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 9 Pages: 5874-5874

    • DOI

      10.1038/s41598-019-42390-9

    • Related Report
      2018 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Possible involvement of a cell adhesion molecule, Migfilin, in brain development and pathogenesis of autism spectrum disorders.2018

    • Author(s)
      Ishizuka Kanako、Tabata Hidenori、Ito Hidenori、Kushima Itaru、Noda Mariko、Yoshimi Akira、Usami Masahide、Watanabe Kyota、Morikawa Mako、Uno Yota、Okada Takashi、Mori Daisuke、Aleksic Branko、Ozaki Norio、Nagata Koh-ichi
    • Journal Title

      J Neurosci Res.

      Volume: 96 Pages: 789-802

    • DOI

      10.1002/jnr.24194

    • Related Report
      2017 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Reelin transiently promotes N-cadherin?dependent neuronal adhesion during mouse cortical development2017

    • Author(s)
      Yuki Matsunaga, Mariko Noda, Hideki Murakawa, Kanehiro Hayashi, Arata Nagasaka, Seika Inoue, Takaki Miyata, Takashi Miura, Ken-ichiro Kubo, and Kazunori Nakajima
    • Journal Title

      Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.

      Volume: 114 Pages: 2048-2053

    • DOI

      10.1073/pnas.1615215114

    • Related Report
      2017 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] Pathophysiological significance of a missense mutation of PER3, a circadian clock gene, in autism spectrum disorders.2018

    • Author(s)
      Nagata K, Noda M, Iwamoto I, Mizuno M, Tabata H, Yamagata T.
    • Organizer
      Gordon Research Conference "Fragile X and Autism-Related Disorders"
    • Related Report
      2018 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Pathophysiological significance of a missense mutation of PER3, a circadian clock gene, in autism spectrum disorders.2018

    • Author(s)
      野田 万理子、岩本 郁子、水野 誠、田畑 秀典、山形 崇倫、永田 浩一
    • Organizer
      第40回日本生物学的精神医学会・第61回日本神経化学会大会合同年会
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] Role of COPS7A, a COP9 signalosome subunit, in the brain development.2017

    • Author(s)
      Noda M
    • Organizer
      NAGOYAグローバルリトリート
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] 疾患iPS細胞のマウス胎仔脳への移植による脳形成過程への影響.2017

    • Author(s)
      野田 万理子,下島 圭子,山本 俊至,永田 浩一
    • Organizer
      神経組織培養研究会
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Remarks] 愛知県医療療育総合センター発達障害研究所 分子病態研究部門

    • URL

      https://www.pref.aichi.jp/addc/eachfacility/hattatsu/department/index4.html

    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Remarks] 発達障害研究所神経制御学部

    • URL

      http://www.inst-hsc.jp/d-molecular/index.html

    • Related Report
      2017 Research-status Report

URL: 

Published: 2017-04-28   Modified: 2019-12-27  

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