| Project/Area Number |
23K06132
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 47030:Pharmaceutical hygiene and biochemistry-related
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| Research Institution | Gifu Pharmaceutical University |
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Principal Investigator |
福光 秀文 岐阜薬科大学, 薬学部, 教授 (00308280)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
宗宮 仁美 岐阜薬科大学, 薬学部, 講師 (20548713)
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| Project Period (FY) |
2023-04-01 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2025: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
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| Keywords | 選択的polyA付加反応 / 精神疾患 / ストレス / 神経分化 / 神経発達 / 脳機能 / 病態脳 / 選択的 polyA 付加反応 / 遺伝子発現 / 精神行動 / 神経発達症 |
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| Outline of Research at the Start |
精神疾患患者の剖検脳で、多くの遺伝子 mRNA の 3´ 非翻訳領域（3´UTR）の長さの調節不全が発見され、病態機序との関与を指摘されている。我々は、3´UTR 長制御の鍵を握る X の下方制御が神経細胞の過剰な樹状突起形成を誘導することを明らかにした。本研究では、「病態脳における 3´UTR 長制御不全には X の機能障害が関与する」という仮説に基づき、以下の項目の研究を行う。
①発達および精神疾患の環境因であるストレスが神経細胞内の X 複合体の動態に及ぼす影響と分子機構
②X 複合体の動態不全が神経細胞の樹状突起・シナプス形成に及ぼす影響
③X 複合体の動態不全がマウス行動に及ぼす影響
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| Outline of Annual Research Achievements |
令和6年度は以下の項目に関する研究を実施した。
①精神疾患の環境因であるストレスが細胞内の X 複合体の動態に及ぼす影響と分子機構：昨年度、モデル細胞を用いて、Xa/Xa, Xa/Xb, Xa/Xc の各複合体の形成パターンが細胞ストレスにより変動することを明らかにした。そこで、その分子機序解明を進めている。細胞ストレスに伴うモデル遺伝子 (gene A) の発現を調べたところ、CDS の低下に先行して、L-3’UTR の発現量が低下することをみいだした。また、分解促進配列を付与したレポーター luc2CP cDNA の3’ 末端側に gene A の L-3’UTR を挿入したベクターを導入した細胞を用いて、L-3’UTR の mRNA および翻訳効率を調べた。いずれも luc2CP CDS の変動（下方制御）に比較して変動が小さい（ほとんど変化しない）ことから、ストレス負荷により、gene A polyA 付加部位の選択性が変化し、shorter 3’UTR の生成が促進されている可能性が示唆された（投稿準備中）。
②神経分化過程における X 複合体の結合動態；その不全が神経分化に及ぼす影響：Xa/Xa, および Xa/Xb 複合体は神経分化に応じて一過性に形成が促進されるのに対し、Xa/Xc 複合体の変化は小さかった。
③X 複合体の動態不全マウスの作製と解析：今後、Xa -TG マウスの作製を計画しており、遺伝子導入のマウス胚操作として、iGONAD 法と受精卵へのマイクロインジェクション法を計画している。本年度は、その実験手技の訓練を行った。岐阜大学との共同研究で、受精卵ゲノムの編集により、内因性 Xa 遺伝子へのタグ付けを試みた。ゲノムの目的部位の切断および編集は起こっていたが、insert が欠損していたため、再度挑戦する予定である。
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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
①精神疾患の環境因であるストレスが細胞内の X 複合体の動態に及ぼす影響と分子機構：現在、培養条件の変化に伴う複合体の結合変動とAPA の相関の解析を進めている（X 複合体動態、3’-UTRome、バイオインフォマティックスなど）。これを応用することで、細胞ストレスに伴うX複合体変化およびその分子機序を解明できると考えている。
②神経分化過程における X 複合体の結合動態；その不全が神経分化に及ぼす影響：先に示した結合動態、X複合体の標的遺伝子のAPA/翻訳制御、神経分化への寄与の関連性を解くことを目指している。共同研究ベースで Xa 過剰発現時に変動する遺伝子群を抽出できたため、分子機序解明に応用できると考えている。
③X 複合体の動態不全マウスの作製と解析： Cre/loxP システムを用いて、Xa 遺伝子の変異体を大脳皮質興奮性神経細胞に特異的に発現するトランスジェニックマウスを作製する計画である。時間短縮のために、piggy/Bac システムを用いる予定であり、本年度はそのバックボーンベクターを作製した。
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| Strategy for Future Research Activity |
①精神疾患の環境因であるストレスが細胞内の X 複合体の動態に及ぼす影響と分子機構：ストレス時における X 複合体動態、3’-UTRome、バイオインフォマティックスを解析する。さらに、X複合体と共役する因子のストレスに伴う変化を調べる。これらの情報をもとに分子機序の解明を目指す。
②神経分化過程における X 複合体の結合動態；その不全が神経分化に及ぼす影響：①と同様に神経分化に伴うX 複合体動態、3’-UTRomeの変動とその分子機序の解明を目指す。結合動態変動が顕著なポイントにおけるX遺伝子変異体の強制発現が神経分化に及ぼす影響を調べる。
③X 複合体の動態不全がマウス行動に及ぼす影響：Emx1-Cre mouse を用いて、大脳皮質興奮性神経細胞特異的 Xa 遺伝子の変異体―TG を作製し、神経分化、シナプス発達、行動などに及ぼす影響と脳の 3’-UTRome 変化を解析する。
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