| Project/Area Number |
19KK0180
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| Research Category |
Fund for the Promotion of Joint International Research (Fostering Joint International Research (B))
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 43:Biology at molecular to cellular levels, and related fields
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| Research Institution | Okayama University |
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Principal Investigator |
竹田 哲也 岡山大学, 医歯薬学域, 研究准教授 (30302368)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
内橋 貴之 名古屋大学, 理学研究科, 教授 (30326300)
竹居 孝二 岡山大学, 医歯薬学域, 教授 (40322226)
西上 幸範 北海道大学, 電子科学研究所, 助教 (80639021)
谷 知己 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 研究グループ長 (80332378)
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| Project Period (FY) |
2019-10-07 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥18,330,000 (Direct Cost: ¥14,100,000、Indirect Cost: ¥4,230,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
Fiscal Year 2021: ¥5,720,000 (Direct Cost: ¥4,400,000、Indirect Cost: ¥1,320,000)
Fiscal Year 2020: ¥6,370,000 (Direct Cost: ¥4,900,000、Indirect Cost: ¥1,470,000)
Fiscal Year 2019: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000)
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| Keywords | ダイナミン / BIN1 / 先天性ミオパチー / in vitro再構成系 / 難治性疾患 / BARドメイン蛋白質 / 再構成系 / 膜リモデリング |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では、日本国内5名（代表者：竹田、分担者：内橋、谷、竹居、西上）と、海外共同研究者（Harvey McMahon、MRC分子生物学研究所）で構成する学際的かつ国際的な共同研究チームを組織し、ダイナミンによる膜切断機構の作動原理とBARドメイン蛋白質による制御機構、さらにダイナミンの機能破綻によって起こる難治性疾患の発症機序を、in vitro再構成系を用いた「ボトムアップ型」の構成生物学的なアプローチで解明する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
先天性ミオパチーは，筋力や筋緊張の低下を伴う筋疾患である．先天性ミオパチーの一つである中心核ミオパチー（Centronuclear Myopathy; CNM）は，T管やTriadの形成異常により，骨格筋の興奮-収縮連関が正常に起こらない．先行研究で，膜リモデリング分子であるBIN1 (Amphiphysin 2)とDynamin 2をコードするBIN1，DNM2の各遺伝子の一塩基変異（SNV）が，CNM発症に関与することが知られていた．しかし，膜リモデリング異常によりCNMが発症するメカニズムは不明であった．代表者は現在までに，(1) BIN1とDynamin 2の膜リモデリング機能を定量的に解析することができるin vitroおよびin celluloのT管様構造の再構成系を確立した．またこれらの再構成系を用いて，(2) CNM変異型のBIN1およびDynamin 2が膜リモデリング機能異常を示すこと，(3) Dynamin 2の膜切断機能に必要なGTPアーゼ活性が，CNM変異型Dynamin 2では恒常的に亢進し，T管様構造が過度に切断されることを明らかにした．以上の成果については，原著論文2報（Fujise et al., Journal of Biological Chemistry 2021; Fujise et al., Human Mutation 2021），関連する総説1報（Fujise et al., IJMS 2022）と著書1報（竹田、医学のあゆみ 2022）に発表した．さらに，研究代表者がオーガナイズした第45回日本分子生物学会年会のワークショップ「生体膜の構造機能を制御する分子の秩序と集合機構」に国際共同研究者のMcMahon博士（MRC分子生物学研究所）を招聘し，最新の知見についての講演をしていただいた．また研究代表者は，2022/9/12-9/16まで，MRC分子生物学研究所に滞在し，9/14にセミナーを行ったほか，McMahon博士と今後の研究方針についてのディスカッションを行った．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
Covid-19の影響で延期していたイギリスへの渡航，海外共同研究者の日本への招聘など，予定していたイベントをおこなった．また国内において実施可能な研究計画についても，成果を挙げることができている．
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| Strategy for Future Research Activity |
代表者（竹田）は研究統括および膜リモデリング分子の細胞生物学的解析を行う．また，海外共同研究者（McMahon博士）や分担者（竹居）が開発した膜リモデリングのin vitro再構成系を用い，電子顕微鏡による構造解析（竹居），高速AFMによる分子動態解析（内橋），蛍光偏光顕微鏡解析（谷），数理モデリング（西上）を行う。今年度も，代表者（竹田）はMcMahon研究室に滞在し，疾患型ダイナミンのin vitro膜リモデリング解析を行う。万が一，イギリスへの渡航が困難な状況になった場合でも，国内のリソースを利用しながら構造解析や分子間相互作用解析などを進めるとともに，MRC分子生物学研究所の研究者とのネットワーキングをオンラインで積極的に行い，学術的・人的な基盤づくりを行う．
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