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2型リアノジン受容体の組織特異的スプライシングバリアントの心筋機能との関連の解明

Research Project

Project/Area Number 21K15375
Research Category

Grant-in-Aid for Early-Career Scientists

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Basic Section 49010:Pathological biochemistry-related
Research InstitutionNara Medical University

Principal Investigator

牧野 舞  奈良県立医科大学, 医学部, 助教 (10736870)

Project Period (FY) 2021-04-01 – 2025-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Keywordsリアノジン受容体 / 選択的スプライシング / カルシウムシグナル / 心筋 / 膵β細胞
Outline of Research at the Start

主に心筋細胞で発現する2型リアノジン受容体(RyR2)にはexon 75領域の有無という組織特異的スプライシングバリアントが存在する。Exon 75欠失型(膵β細胞型)RyR2を発現する膵β細胞においてゲノム編集技術によりexon 75含有型(心筋型)RyR2を発現させるとインスリン生合成機構が著しく低下することをこれまでに見出した。本研究では,同様の手法を用いてexon 75欠失型(膵β細胞型)RyR2を発現する心筋細胞及びマウスを作製し,RyR2の発現型の変化が心筋機能にどのような影響を及ぼすか検証し,RyR2の組織特異的選択的スプライシングバリアントの存在意義を明らかにする。

Outline of Annual Research Achievements

リアノジン受容体(RyR)は小胞体内腔から細胞質へのCa2+の放出を担うCa2+チャネルであり,主に心筋細胞で発現する2型RyR(RyR2)にはexon 75領域を含む「心筋型」とexon 75領域を欠く「膵β細胞型」という組織特異的選択的スプライシングバリアントが存在する。これはRyR2遺伝子のintron 75のスプライシング開始配列(スプライスドナー配列)が通常の「gt」ではなく「gg」であることに起因すると考えられた。これまでの研究(2019~2020年度若手研究)で,膵β細胞型RyR2を発現する膵β細胞においてCRISPR/Cas9ゲノム編集技術によりスプライスドナー配列を「gt」へ変異させ心筋型RyR2を発現させるとインスリン生合成機能の顕著な低下がみられることを見出した。本研究では,RyR2のスプライス型(発現型)の変化が心機能へどのような影響を及ぼすのかを調べ,RyR2の組織特異的スプライシングバリアントの存在意義の解明を目指す。
CRISPR/Cas9を用いRyR2 intron 75のスプライスドナー配列を「gt」に変異させたホモ改変マウスでは,野生型マウスと比較し生育状態や心臓の組織像に顕著な差はみられなかったが,単離膵島に対するグルコース刺激実験ではホモ改変マウス由来膵島で高グルコース添加によるインスリン分泌量の増加が見られない結果となった。次に,両遺伝子型マウスに対し腹腔内グルコース負荷試験を行い,血糖値及び血清インスリン量を測定した結果,血糖値の経時変化に差はなかったが,負荷後60分以降の血清インスリン量がホモ改変マウスでわずかに高値を示した。これらの結果より,ホモ改変マウスの膵島ではRyR2を介し小胞体から動員されるCa2+が関与するグルコース応答性やインスリンの分泌機能に異常が生じている可能性が示唆された。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

野生型及びホモ改変マウスの確保のための繁殖が進まず,in vivoでのグルコース負荷試験などの機能評価実験で必要な雄マウスの個体数が確保できないため,全体の実験の行程に遅延が生じている。この影響で,学術論文として発表するための実験データの収集に時間を要している。

Strategy for Future Research Activity

前年度までの結果で野生型マウスとゲノム改変マウスとでは生育状態や心臓の組織像に顕著な差は認められなかったため,スプライス型の変化の影響をより広く検証するためにRyR2を介したCa2+シグナルにより惹起される機能のうちインスリン分泌能について,単離膵島を用いたグルコース刺激実験や腹腔内グルコース負荷試験などを実施し検証を進めてきた。今後は統計学的解析を行うために必要な個体数を確保しさらにin vivoの実験を実施し,得られた成果をまとめ,学術論文として発表することを予定している。

Report

(3 results)
  • 2023 Research-status Report
  • 2022 Research-status Report
  • 2021 Research-status Report
  • Research Products

    (26 results)

All 2024 2023 2022 2021

All Journal Article (7 results) (of which Peer Reviewed: 7 results,  Open Access: 7 results) Presentation (19 results) (of which Int'l Joint Research: 12 results)

  • [Journal Article] Intermittent hypoxia increased the expression of <scp>ESM1</scp> and <scp>ICAM‐1</scp> in vascular endothelial cells via the downregulation of <scp>microRNA</scp>‐181a12023

    • Author(s)
      Shin Takasawa, Mai Makino, Akiyo Yamauchi, Sumiyo Sakuramoto-Tsuchida, Rina Hirota, Ryusei Fujii, Keito Asai, Yoshinori Takeda, Tomoko Uchiyama, Ryogo Shobatake, Hiroyo Ota
    • Journal Title

      Journal of Cellular and Molecular Medicine

      Volume: 28 Issue: 1

    • DOI

      10.1111/jcmm.18039

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    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Intermittent Hypoxia Increased the Expression of DBH and PNMT in Neuroblastoma Cells via MicroRNA-375-Mediated Mechanism2022

    • Author(s)
      Takasawa Shin, Shobatake Ryogo, Takeda Yoshinori, Uchiyama Tomoko, Yamauchi Akiyo, Makino Mai, Sakuramoto-Tsuchida Sumiyo, Asai Keito, Ota Hiroyo, Itaya-Hironaka Asako
    • Journal Title

      International Journal of Molecular Sciences

      Volume: 23 Issue: 11 Pages: 5868-5868

    • DOI

      10.3390/ijms23115868

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    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Upregulation of REG IV gene in human intestinal epithelial cells by lipopolysaccharide via downregulation of microRNA‐242022

    • Author(s)
      Takasawa Shin, Tsuchida Chikatsugu, Sakuramoto‐Tsuchida Sumiyo, Uchiyama Tomoko, Makino Mai, Yamauchi Akiyo, Itaya‐Hironaka Asako
    • Journal Title

      Journal of Cellular and Molecular Medicine

      Volume: 26 Issue: 17 Pages: 4710-4720

    • DOI

      10.1111/jcmm.17498

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    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Downregulation of the Cd38-Cyclic ADP-Ribose Signaling in Cardiomyocytes by Intermittent Hypoxia via Pten Upregulation2022

    • Author(s)
      Takasawa Shin, Makino Mai, Uchiyama Tomoko, Yamauchi Akiyo, Sakuramoto-Tsuchida Sumiyo, Itaya-Hironaka Asako, Takeda Yoshinori, Asai Keito, Shobatake Ryogo, Ota Hiroyo
    • Journal Title

      International Journal of Molecular Sciences

      Volume: 23 Issue: 15 Pages: 8782-8782

    • DOI

      10.3390/ijms23158782

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  • [Journal Article] Upregulation of Reg IV and Hgf mRNAs by Intermittent Hypoxia via Downregulation of microRNA-499 in Cardiomyocytes2022

    • Author(s)
      Takasawa Shin, Itaya-Hironaka Asako, Makino Mai, Yamauchi Akiyo, Sakuramoto-Tsuchida Sumiyo, Uchiyama Tomoko, Shobatake Ryogo, Takeda Yoshinori, Ota Hiroyo
    • Journal Title

      International Journal of Molecular Sciences

      Volume: 23 Issue: 20 Pages: 12414-12414

    • DOI

      10.3390/ijms232012414

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      2022 Research-status Report
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  • [Journal Article] Upregulation of IL‐8, osteonectin, and myonectin mRNAs by intermittent hypoxia via OCT1‐ and NRF2‐mediated mechanisms in skeletal muscle cells2022

    • Author(s)
      Takasawa Shin, Shobatake Ryogo, Itaya‐Hironaka Asako, Makino Mai, Uchiyama Tomoko, Sakuramoto‐Tsuchida Sumiyo, Takeda Yoshinori, Ota Hiroyo, Yamauchi Akiyo
    • Journal Title

      Journal of Cellular and Molecular Medicine

      Volume: 26 Issue: 24 Pages: 6019-6031

    • DOI

      10.1111/jcmm.17618

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      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Intermittent hypoxia upregulates the Renin and Cd38 mRNAs in renin-producing cells via the downregulation of miR-2032021

    • Author(s)
      Yoshinori Takeda, Asako Itaya-Hironaka, Akiyo Yamauchi, Mai Makino, Sumiyo Sakuramoto-Tsuchida, Hiroyo Ota, Ryuji Kawaguchi, Shin Takasawa
    • Journal Title

      International Journal of Molecular Sciences

      Volume: 22 Issue: 18 Pages: 10127-10127

    • DOI

      10.3390/ijms221810127

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      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Alteration of Splice Type in Type 2 Ryanodine Receptor Causes Impaired Insulin Secretion in Mice2024

    • Author(s)
      Mai Makino, Tomoko Uchiyama, Yu Oshima, Takiko Daikoku, Yasuhiko Yamamoto, Hiroshi Okamoto, Shuhei Nakamura, Shin Takasawa
    • Organizer
      84th American Diabetes Association Scientific Sessions
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Intermittent hypoxia increased the expression of intercellular adhesion molecule-1 and endothelial cell-specific molecule 1 in vascular endothelial cells via the downregulation of microRNA-181a12023

    • Author(s)
      Shin Takasawa, Mai Makino, Akiyo Yamauchi, Sumiyo Sakuramoto-Tsuchida, Rina, Hirota, Ryusei Fujii, Keito Asai, Yoshinori Takeda, Tomoko Uchiyama, Ryogo Shobatake, Hiroyo Ota
    • Organizer
      83rd American Diabetes Association Scientific Sessions
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      2022 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Gene expression of cardiomyocytes by intermittent hypoxia: the Cd38-cyclic ADP-ribose (cADPR) signaling for functioning and the Reg-Reg receptor system for regeneration2023

    • Author(s)
      Shin Takasawa, Mai Makino, Tomoko Uchiyama, Akiyo Yamauchi, Sumiyo Sakuramoto-Tsuchida, Asako Itaya-Hironaka, Yoshinori Takeda, Keito Asai, Ryogo Shobatake, Hiroyo Ota
    • Organizer
      4th Edition of World Congress on ENDOCRINOGY, DIABETES AND METABOLISM
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      2022 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Increased renin expression by intermittent hypoxia in Juxtaglomerular cells via microRNA-mediated mechanism2023

    • Author(s)
      Yoshinori Takeda, Asako Itaya-Hironaka, Akiyo Yamauchi, Mai Makino, Sumiyo Sakuramoto-Tsuchida, Hiroyo Ota, Ryuji Kawaguchi, Fuminori Kimura, Shin Takasawa
    • Organizer
      The 11th World Gene Convention (WGC)
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      2022 Research-status Report
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  • [Presentation] 間歇的低酸素は血管内皮細胞のICAM-1,ESM1 mRNAを増加させる2023

    • Author(s)
      高沢 伸, 牧野 舞, 山内 晶世, 土田 澄代, 廣田 梨奈, 藤井 龍星, 朝井 啓斗, 竹田 善紀, 内山 智子, 正畠 良悟, 太田 浩世
    • Organizer
      第66回日本糖尿病学会年次学術集会
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      2022 Research-status Report
  • [Presentation] Intermittent hypoxia increased the expression of DBH and PNMT in neuronal cells via microRNA-mediated mechanism2022

    • Author(s)
      Shin Takasawa, Ryogo Shobatake, Yoshinori Takeda, Tomoko Uchiyama, Akiyo Yamauchi, Mai Makino, Keito Asai, Hiroyo Ota
    • Organizer
      82nd American Diabetes Association Scientific Sessions
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      2022 Research-status Report 2021 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Up-regulation of dopamine β-hydroxylase and phenylethanolamine N-methyltransferase by intermittent hypoxia via down-regulation of microRNA-375 in neuronal cells2022

    • Author(s)
      Shin Takasawa, Ryogo Shobatake, Yoshinori Takeda, Tomoko Uchiyama, Akiyo Yamauchi, Mai Makino, Sumiyo Sakuramoto-Tsuchida, Keito Asai, Rina Hirota, Ryusei Fujii, Hiroyo Ota, Asako Itaya-Hironaka
    • Organizer
      58th EASD Annual Meeting
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Attenuation of the CD38-cADPR signal system in cardiomyocytes by intermittent hypoxia via upregulation of Pten2022

    • Author(s)
      Shin Takasawa, Mai Makino, Tomoko Uchiyama, Akiyo Yamauchi, Sumiyo Sakuramoto-Tsuchida, Asako Itaya-Hironaka, Yoshinori Takeda, Keito Asai, Ryogo Shobatake, Hiroyo Ota
    • Organizer
      IDF2022
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 間歇的低酸素は神経細胞においてカテコールアミン合成酵素mRNAを増加させる2022

    • Author(s)
      高沢 伸, 正畠 良悟, 竹田 善紀, 内山 智子, 山内 晶世, 牧野 舞, 土田 澄代, 朝井 啓斗, 太田 浩世, 広中 安佐子
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      第65回日本糖尿病学会年次学術集会
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  • [Presentation] 膵β細胞における2型リアノジン受容体スプライスバリアントの役割解明2022

    • Author(s)
      牧野 舞, 広中 安佐子, 山内 晶世, 土田 澄代, 高沢 伸
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      日本生物高分子学会2022年度大会
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      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 間歇的低酸素は心筋細胞でPtenの発現を介して心筋機能に重要なCD38-cyclic ADP-ribose情報伝達系コンポーネントの発現低下を引き起こす2022

    • Author(s)
      高沢 伸, 牧野 舞, 内山 智子, 山内 晶世, 土田 澄代, 広中 安佐子, 竹田 善紀, 朝井 啓斗, 正畠 良悟, 太田 浩世
    • Organizer
      第95回日本生化学会大会
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  • [Presentation] 間歇的低酸素は神経細胞においてカテコールアミン合成酵素mRNAを増加させる2022

    • Author(s)
      高澤 伸,正畠 良悟,竹田 善紀,内山 智子,山内 晶世,牧野 舞,土田 澄代,朝井 啓斗,太田 浩世,広中 安佐子
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      2021 Research-status Report
  • [Presentation] Expression of human REG IV gene in inflammatory bowel diseases and its possible mechanism2021

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      Shin Takasawa, Chikatsugu Tsuchida, Sumiyo Sakuramoto-Tsuchida, Tomoko Uchiyama, Mai Makino, Akiyo Yamauchi, Asako Itaya-Hironaka
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      12th International Congress on Autoimmunity
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  • [Presentation] Alteration of alternative splicing of Ryr2 modulates insulin biosynthesis in pancreatic β-cells2021

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      Mai Makino, Asako Itaya-Hironaka, Akiyo Yamauchi, Sumiyo Sakuramoto-Tsuchida, Yoshinori Takeda, Tomoko Uchiyama, Shin Takasawa
    • Organizer
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Up-regulation of regenerating gene IV and hepatocyte growth factor in cardiomyocytes by intermittent hypoxia and its microRNA-mediated mechanism2021

    • Author(s)
      Shin Takasawa, Asako Itaya-Hironaka, Akiyo Yamauchi, Mai Makino, Sumiyo Sakuramoto-Tsuchida, Tomoko Uchiyama, Yoshinori Takeda, Yoji Kyotani, Hiroyo Ota
    • Organizer
      81st American Diabetes Association Scientific Sessions
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Intermittent hypoxia up-regulates Renin and Cd38 mRNAs in renin-producing cells via miR-2032021

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      Yoshinori Takeda, Asako Itaya-Hironaka, Akiyo Yamauchi, Mai Makino, Sumiyo Sakuramoto-Tsuchida, Hiroyo Ota, Ryuji Kawaguchi, Shin Takasawa
    • Organizer
      ERS International Congress 2021
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Involvement of RAGE pathway in visceral adipose tissue in preeclampsia2021

    • Author(s)
      Juria Akasaka, Katsuhiko Naruse, Yoshinori Takeda, Mayuko Ichikawa, Hiroshi Kobayashi, Tomoko Uchiyama, Mai Makino, Akiyo Yamauchi, Asako Itaya-Hironaka, Shin Takasawa
    • Organizer
      The 22nd World Congress of International Society for the Study of Hypertension in Pregnancy (ISSHP 2021)
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 膵β細胞において2型リアノジン受容体の選択的スプライシングはインスリン生合成機構に影響を及ぼす2021

    • Author(s)
      牧野 舞,広中 安佐子,山内 晶世,竹田 善紀,土田 澄代,高澤 伸
    • Organizer
      第64回日本糖尿病学会年次学術集会
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      2021 Research-status Report
  • [Presentation] 間歇的低酸素は哺乳類心筋細胞においてReg IVとHGF mRNAを増加させる2021

    • Author(s)
      高澤 伸,山内 晶世,牧野 舞,竹田 善紀,土田 澄代,太田 浩世,広中 安佐子
    • Organizer
      第64回日本糖尿病学会年次学術集会
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      2021 Research-status Report

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Published: 2021-04-28   Modified: 2024-12-25  

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