角層バリア形成の分子基盤の解析

• Project/Area Number: 19J00968
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Review Section: Basic Section 53050:Dermatology-related
• Research Institution: Institute of Physical and Chemical Research
• Principal Investigator: 葛野 菜々子 国立研究開発法人理化学研究所, 生命医科学研究センター, 特別研究員(PD)
• Project Period (FY): 2019-04-25 – 2022-03-31
• Project Status: Declined (Fiscal Year 2021)
• Budget Amount: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000); Fiscal Year 2021: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2020: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2019: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
• Keywords: Syntaxin-4 / 皮膚表皮 / 角化

Outline of Research at the Start

本研究では、皮膚がウイルスや化学物質など外部環境から身を保護するバリアとして機能するために重要と考えられているコーニファイドエンベロープ (CE) 形成の分子基盤を明らかにすることにより、皮膚疾患の新たな治療法の開発に貢献することを目的とする。皮膚表皮最外層の角質に変化する直前のSG1細胞でCEが形成されることから、SG1が角質に変化する過程を観察できる方法を確立する。さらにSG1細胞の特定の遺伝子発現を抑制させる方法も確立し、CE形成過程で標的遺伝子がどのような役割を担っているのかを明らかにする。

Outline of Annual Research Achievements

皮膚表皮がウイルスや化学物質など外部環境から身を保護するバリアとして機能するためにコーニファイドエンベロープ (CE) 形成が重要と考えられている。CEが形成されるのは、皮膚表皮最外層である角質層直下に位置するSG1細胞が角質へ分化する過程である。
そこで当該年度はまず、前年度までに報告者が確立したマウス生体内表皮細胞に標的遺伝子を簡便に短期間で発現させる方法および麻酔したマウスの生体内表皮SG１細胞の角化過程を共焦点顕微鏡下で観察する方法を組み合わせることで、生体内の角化においてどのような現象がどういった順番で起こっているのかを明らかにすることとした。今回は、SG1細胞が角化する過程でのCaイオン濃度変化、pHの変化、核の変化に着目した。この過程において、酸性化によりHoechst33342の蛍光強度が変化するということを発見し、さらにこれをもとに、今までSG1細胞でCaイオン濃度は一度上昇した後に下がると言われていたが、それはCaイオン濃度を観察するために使用していたGCaMPの蛍光が酸性化の影響で減少しただけで、実際にはCaイオン濃度は低下しないということを明らかにした。以上のことから最終的に、SG1細胞においてはCaイオン濃度が上昇し、その後酸性化が起こり、続いて核の消失が起こるということを明らかにした。
さらに細胞を用いた実験系でCE形成に関与することを明らかにしたSyntaxin-4を表皮特異的にノックアウトしたマウスの解析を行った。表皮特異的にSyntaxin-4をノックアウトするにあたり、基底層からおよびそれよりさらに上層からCreを発現するマウスを作成し、Syntaxin-4 Floxマウスとの交配を行った。これらマウスの解析結果より、Syntaxin-4は基底層および分化過程で関与することが明らかとなった。

Research Progress Status

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] 3D in vivo imaging of the keratin filament network in the mouse stratum granulosum reveals profilaggrin-dependent regulation of keratin bundling (2019)
  • Author(s): Usui Keiko、Kadono Nanako、Furuichi Yuki、Shiraga Keiichiro、Saitou Takashi、Kawasaki Hiroshi、Toyooka Kiminori、Tamura Hiroomi、Kubo Akiharu、Amagai Masayuki、Matsui Takeshi
  • Journal Title: Journal of Dermatological Science Volume: 94 Issue: 3 Pages: 346-349
  • DOI: 10.1016/j.jdermsci.2019.04.006
  • Peer Reviewed / Open Access