脳内分泌蛋白質LGIファミリーの脳機能における機能重複性と特異性の解明

Research Project

Project/Area Number	22K15208
Research Category	Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
Allocation Type	Multi-year Fund
Review Section	Basic Section 46010:Neuroscience-general-related
Research Institution	National Institute for Physiological Sciences
Principal Investigator	宮崎裕理生理学研究所, 分子細胞生理研究領域, 特任助教 (70837260)
Project Period (FY)	2022-04-01 – 2025-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help	¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000) Fiscal Year 2024: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000) Fiscal Year 2023: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000) Fiscal Year 2022: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Keywords	LGI3 / ADAM22 / 分泌タンパク質 / 神経疾患関連遺伝子 / 知的障害 / LGIファミリー
Outline of Research at the Start	脳神経疾患の病態を理解する上で、疾患の原因遺伝子産物の機能を明らかにすることは極めて重要である。LGIファミリータンパク質（LGI1-LGI4）は、末梢及び中枢神経に発現する分泌タンパク質群であるが、遺伝子変異による個々のタンパク質の機能異常が様々な病態を引き起こすことから、互いに異なる生理機能を有することが予測されていた。しかし、最近我々はLGIファミリータンパク質が共通の機能を有する可能性を見出した。本研究では、LGIファミリーに共通のもしくは特異的な生理機能を明らかにし、LGIタンパク質機能異常による病態形成機序の解明を目指す。
Outline of Annual Research Achievements	脳神経疾患の病態を理解する上で、疾患の原因遺伝子産物の機能を明らかにすることは極めて重要である。LGIファミリータンパク質（LGI1-4）は、中枢及び末梢神経系に発現する分泌タンパク質であり、LGIファミリー遺伝子の変異は、てんかん（LGI1、LGI2の機能異常）、知的障害・ミオキミア（筋攣縮）（LGI3の機能異常）、もしくは末梢神経髄鞘低形成（LGI4の機能異常）などの異なる神経疾患を引き起こすことが明らかにされつつある。このような病態の多様性から、LGIファミリーは遺伝子間で互いに異なる生理的な役割を担っていると考えられてきた。一方で、LGIファミリータンパク質は共通の受容体膜タンパク質であるADAM22ファミリーと結合することが報告されており、また最近我々は少なくとも一部の神経細胞の軸索上で、これらのタンパク質群が共局在しており共通の機能を有している可能性を見出した。本研究では、軸索上に共局在するLGIファミリーや受容体分子の役割を詳細に明らかにすることで、LGIファミリーに共通あるいは特異的な生理機能を解明することを目的とする。また、これらを通じてLGIファミリーの機能異常がどのように神経疾患の病態形成に寄与するのかを明らかにすることを目指す。 2022年度は、LGIファミリーの中でも十分に機能解析が行われていなかったLGI3の生理学的役割を明らかにするために、LGI3ノックアウトマウスの表現型解析をおこなった。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 2022年度は、LGI3ノックアウト（KO）マウスの表現型解析を行った。マウス脳を用いた生化学的な解析によってLGI3の欠損が受容体であるADAM22ファミリーやLGI3の結合タンパク質として同定された電位依存性カリウムチャネルの発現量を低下させることが明らかとなった。また、組織学的な解析によって、そのようなタンパク質発現量の低下が脳全体ではなく、特定の脳領域で特異的に起きていることを見出した。
Strategy for Future Research Activity	(1)2022年度に見出したLGI3KOマウスにおける電位依存性カリウムチャネルの発現量の低下による電気生理学的な影響を評価する。 (2)LGIファミリーによる機能の重複性を評価するために、LGIファミリー遺伝子欠損マウス同士の交配もしくはCRISPR-Cas9システムを用いた多重遺伝子欠損マウスの作製を行う。