突然変異ゼブラフィッシュを用いたタンパク質社会の秩序維持とその破綻の研究

• Project/Area Number: 20059004
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: University of Tsukuba
• Principal Investigator: 小林 麻己人 University of Tsukuba, 大学院・人間総合科学研究科, 講師 (50254941)
• Project Period (FY): 2008 – 2009
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2009)
• Budget Amount: ¥6,000,000 (Direct Cost: ¥6,000,000); Fiscal Year 2009: ¥3,000,000 (Direct Cost: ¥3,000,000); Fiscal Year 2008: ¥3,000,000 (Direct Cost: ¥3,000,000)
• Keywords: オルガネラ / ストレス / 遺伝学 / Nrf2 / ゼブラフィッシュ

Research Abstract

本研究の目的は、異常タンパク質生成に伴う細胞内ストレス発生とこれを管理抑制するシステムの解明である。突然変異ゼブラフィッシュの活用を特徴とする。以前の研究により、小胞体ストレスを自然発症する突然変異ゼブラフィッシュ系統を数系統単離し、そのひとつの責任遺伝子が糖代謝酵素Pmm2であることを同定していた。Pmm2はヒト先天性糖鎖異常症CDG-Iaの原因遺伝子であり、本系統は病態モデルとして有効となる可能性が高い。初年度は、このPmm2変異ゼブラフィッシュの病態解析を行い、肝臓における脂肪滴とリソソーム残渣の蓄積とタンパク質糖鎖付加の異常を見出し、CDG-Ia患者と同じ症状が現れることと実証した。
今年度も、引き続き、突然変異ゼブラフィッシュを駆使して、タンパク質品質管理の破綻で生じる病態とこれを感知するシステムの分子基盤の解明を試みた。その結果、次の3点が明らかになった。
1Pmm2変異ゼブラフィッシュは、CDG-Ia患者と同様に、摂食障害をもつことを見出した。
2Pmm2変異ゼブラフィッシュは、ヒトPMM2を強制発現すると表現型が回復し、患者型PMM2やホモログ因子PMM1では回復しないことから、CDG-Ia治療手段を探索する有益な病態モデルとなることを明らかにできた。
3細胞ストレスを自然発症する別の突然変異系統it664系統の責任遺伝子を、プロトンポンプV-ATPaseのサブユニットAtp6ap1であることを特定した。

Research Products

• [Journal Article] Efficient transient rescue of hematopoietic mutant phenotypes in zebrafish using Tol2-mediated transgenesis (2010)
  • Author(s): Takeuchi, M.
  • Journal Title: Dev.Growth Differ. 52 Pages: 245-250
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The keratin-related Ouroboros proteins function as immune antigens mediating tail regression in Xenopus metamorphosis (2009)
  • Author(s): Mukaigasa, K.
  • Journal Title: Proc.Natl.Acad.Sci.USA 106 Pages: 18309-18414
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The antioxidant defense system Keapl-Nrf2 comprises a multiple sensing mechanism for responding to a wide range of chemical compounds (2009)
  • Author(s): Kobayashi, M.
  • Journal Title: Mol. Cell. Biol 29 Pages: 493-502
  • Peer Reviewed
• [Presentation] ヒト先天性グリコシル化異常症の病態モデルゼブラフィッシュの解析 (2009)
  • Author(s): 向笠勝貴
  • Organizer: 平成21年度日本生化学会関東支部例会
  • Place of Presentation: つくば
  • Year and Date: 2009-06-20
• [Presentation] Genetically induced ER stress in a zebrafish model for human congenital disorders of glycosylation (2009)
  • Author(s): 向笠勝貴
  • Organizer: 日本発生生物学会第42回大会
  • Place of Presentation: 新潟
• [Presentation] ヒト先天性糖鎖形成不全症CDG-Iaの病態モデルフィッシュ (2009)
  • Author(s): 李麗
  • Organizer: 第15回小型魚類研究会
  • Place of Presentation: 名古屋
• [Presentation] ゼブラフィッシュを用いたヒト先天性糖鎖形成不全症CDG-Iaの治療戦略の探索 (2009)
  • Author(s): 向笠勝貴
  • Organizer: 第15回小型魚類研究会
  • Place of Presentation: 名古屋
• [Presentation] A zebrafish model for human congenital disorder of glycosylation (2009)
  • Author(s): 向笠勝貴
  • Organizer: 第32回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 横浜
• [Presentation] A zebrafish model for endoplasmic reticuluin stress (2009)
  • Author(s): Tsujita, T.
  • Organizer: 3rd strategic conference of zebrafish investigators
  • Place of Presentation: Monterey (USA)
• [Presentation] Indentification of the multi sensing mechanism in the Nrf2 system (2009)
  • Author(s): Kobayashi, M.
  • Organizer: International symposium on "Molecular mechanism of environmental response to food and oxygen III"
  • Place of Presentation: Sendai
• [Presentation] Nrf2 activation by genetically induced endoplasmic reticulum stress in zebrafish (2009)
  • Author(s): Mukaigasa, K.
  • Organizer: International symposium on "Molecular mechanism of environmental response to food and oxygen III"
  • Place of Presentation: Sendai
• [Presentation] 多様な親電子性物質に応答するKeap1-Nrf2システムの感知機構 (2008)
  • Author(s): 小林麻己人
  • Organizer: 日本ケミカルバイオロジー研究会第3回年会
  • Place of Presentation: 東京
• [Presentation] 赤血球はどうやってできるのか (2008)
  • Author(s): 竹内未紀
  • Organizer: 日本発生生物学会第41回大会サテライトワークショップ「多分野で活躍する小型魚類」
  • Place of Presentation: 徳島
• [Presentation] Mutation of histone demethylase Lsdl in zebrafish leads to specific defects in hematopoiesis (2008)
  • Author(s): Kobayashi, M.
  • Organizer: The 21st NAITO conference on Nuclear Dynamics and RNA [I]
  • Place of Presentation: Yatsugatake
• [Presentation] Activation of Nrf2 defense system relieves fatal ER stress caused by a genetic mutation in zebrafish (2008)
  • Author(s): Tsujita, T
  • Organizer: 8th International Conference on Zebrafish Development & Genetics
  • Place of Presentation: Madison (USA)
• [Presentation] A mutation in the histone demethylase gene lsdl causes specific defects in zebrafish hematopoiesis (2008)
  • Author(s): Takeuchi, M.
  • Organizer: 8th International Conference on Zebrafish Development & Genetics
  • Place of Presentation: Madison (USA)
• [Presentation] ヒストン脱メチル化酵素Lsd1の突然変異体は赤血球造血が異常となる (2008)
  • Author(s): 竹内未紀
  • Organizer: 第14回小型魚類研究会
  • Place of Presentation: 岡崎
• [Presentation] 突然変異ゼブラフィッシュを用いた小胞体ストレス応答とNlf2システムの解析 (2008)
  • Author(s): 向笠勝貴
  • Organizer: 第14回小型魚類研究会
  • Place of Presentation: 岡崎
• [Presentation] 小胞体ストレスを自然発症する突然変異ゼブラフィッシュ (2008)
  • Author(s): 辻田忠志
  • Organizer: 第31回日本分子生物学会年会・第81回日本生化学会大会合同大会
  • Place of Presentation: 神戸
• [Presentation] ヒストン脱メチル化酵素Lsd1による赤血球造血の制御 (2008)
  • Author(s): 竹内未紀
  • Organizer: 第31回日本分子生物学会年会・第81回日本生化学会大会合同大会
  • Place of Presentation: 神戸
• [Presentation] 小胞体ストレスによるNrf2活性化と肝臓変性発症 (2008)
  • Author(s): 小林麻己人
  • Organizer: 遺伝情報DECODE・冬のワークショップ2009
  • Place of Presentation: 越後湯沢