CCT2複合ヘテロ変異による網膜変性モデルマウスの病態と網羅的タンパク質定量解析

• Project/Area Number: 21K09689
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 56060:Ophthalmology-related
• Research Institution: 独立行政法人国立病院機構(東京医療センター臨床研究センター)
• Principal Investigator: 岡本 晶子 (須賀) 独立行政法人国立病院機構(東京医療センター臨床研究センター), 分子細胞生物学研究部, 研究員 (70450400)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 峯岸 ゆり子 公益財団法人がん研究会, がんプレシジョン医療研究センター プロテオミクス解析グループ, 研究員 (20621832)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2022)
• Budget Amount: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000); Fiscal Year 2023: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2022: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000); Fiscal Year 2021: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
• Keywords: 遺伝性網膜疾患 / 疾患モデル動物 / ゲノム編集 / 分子シャペロン / プロテオーム解析 / 動物モデル / 網膜

Outline of Research at the Start

本研究では、レーベル先天性黒内障（LCA）患者から同定された細胞質シャペロニンTRiC/CCT（以下CCT）の変異をもつ網膜変性モデルマウスを用いて、分子シャペロンの変異による網膜変性の発症機序を明らかにする。特に網膜変性が始まる時期のタンパク質発現量の変化に注目し、シャペロニン変異が直接影響するタンパク質群を明らかにする。本研究の成果を網膜変性を抑制・予防する薬の標的探索の基礎データとして利用し、将来的な変性抑制剤の検討につなげる。

Outline of Annual Research Achievements

本研究は、小児期から重度の視力障害を示すレーベル黒内障（LCA）の原因となるシャペロン分子の変異を持つモデルマウスを作成し、病態解析と発症機序の解明を目指すものである。我々の研究室では潜性遺伝を示すレーベル黒内障患者からCCT2の複合ヘテロ変異を同定した。CCT2分子を含むTRiC/CCTシャペロニン（CCT）は真核生物で保存された分子シャペロンであり、細胞骨格因子や網膜のGタンパク質同定の折り畳みを介助する。
我々はLCA患者で見られた進行性の網膜変性の発生機序解明のために、CCT2複合ヘテロ変異のそれぞれのアミノ酸置換（T400P、R516H）を持つノックインマウスラインを作成し、掛け合わせによりT400P/R516Hコンパウンドヘテロマウス、R516Hホモマウスを得た。T400Pホモは胎生致死、T400P/R16H は生後2週齢で致死、R516Hホモは生後4週齢から10週齢にかけて視細胞変性が進行することを確認した。視細胞変性の原因となる病的変化を調べるために、4週齢の野生型マウスとR516Hホモマウス網膜組織の間で質量分析を行い発現量に有意な差のあるタンパク質を同定した。さらにこの中からマウス視細胞に発現し、CCT2変異マウスで局在が変わるものを同定した。本タンパク質は視細胞変性開始時期のR516Hホモマウス網膜で局在が変化していただけでなく、網膜細胞の変性がまだ見られない2週齢のT400P/R516Hマウス網膜でも局在が変化しており、視細胞変性の原因となる可能性が示唆された。

Current Status of Research Progress

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

Reason

昨年度予定した今後の研究方針［（１）より長期の表現型、（２）網膜電図の取得、（３）CCT2結合候補の検討］について、（１）（２）は複合ヘテロ変異それぞれのヘテロマウスについて10か月齢での網膜断層像と網膜電図を取得し、ヘテロマウスと野生型の間では層構造および網膜の電気生理的反応に差がないこと、R516Hホモマウスでは反応が消失することを確認した。（３）についてはラベルフリー質量分析で得られた候補のうち1つが視細胞に発現し、CCT2と結合すること、CCT2野生型と変異体とでは候補分子との結合親和性が異なることを確認した。また、変異マウスの野生型マウスの視細胞繊毛部分に対する電子顕微鏡観察（受託）を行った。現在これらの結果をまとめた投稿論文を準備中であり、研究計画に沿って順調に進展していると考えている。

Strategy for Future Research Activity

これまでの内容を投稿論文にまとめる。
本研究で行ったラベルフリー質量分析の結果から新規のCCT2結合タンパク質として同定された分子は、論文報告、変異情報のデータベースを検索した限りでは疾患関連変異は報告されていない。所属研究室では網膜変性疾患患者のゲノム情報データベースを構築している点を利用し、網膜変性疾患に関連した変異がないかどうかを日本人患者のデータから検討する。
本結合タンパク質については、我々が確認した網膜でのタンパク質局在はこれまでに報告されていない。また、他組織の細胞でも繊毛への局在は示されているがタンパク質の機能は報告されていないため、in vitro実験系を用いて繊毛形成・維持への寄与を検討する予定である。

Research Products

• [Journal Article] METTL23 mutation alters histone H3R17 methylation in normal-tension glaucoma (2022)
  • Author(s): Pan Yang、Suga Akiko、Kimura Itaru、Kimura Chojiro、Minegishi Yuriko、Nakayama Mao、Yoshitake Kazutoshi、Iejima Daisuke、Minematsu Naoko、Yamamoto Megumi、Mabuchi Fumihiko、Takamoto Mitsuko、Shiga Yukihiro、Araie Makoto、Kashiwagi Kenji、Aihara Makoto、Nakazawa Toru、Iwata Takeshi
  • Journal Title: Journal of Clinical Investigation Volume: 132 Issue: 21
  • DOI: 10.1172/jci153589
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research