Elucidation of novel mutant mRNA decay pathway underlying skin disorders

Research Project

Project/Area Number	23K18283
Research Category	Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
Allocation Type	Multi-year Fund
Review Section	Medium-sized Section 53:Organ-based internal medicine and related fields
Research Institution	University of Tsukuba
Principal Investigator	乃村俊史筑波大学, 医学医療系, 教授 (50399911)
Project Period (FY)	2023-06-30 – 2025-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help	¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000) Fiscal Year 2024: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000) Fiscal Year 2023: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
Keywords	mRNA / SERPINB7 / 長島型掌蹠角化症 / RNA品質管理機構 / フィラグリン
Outline of Research at the Start	ナンセンス変異などにより早期終止コドン（PTC）がmRNAに生じると、mRNAの品質管理機構により変異mRNAの大部分は分解されるが、例外的に最後のエキソンにPTCが存在する場合はNMDを回避することが知られている。しかし、我々はFLGとSERPINB7の最後のエキソンにPTCを持つ変異mRNAは、この定説に反して大部分が分解されることを見出した。本研究では最後のエキソンにPTCを持つmRNAの分解機構の解明を目指す。本研究では皮膚疾患以外の遺伝性疾患にも適用できる基本原理の解明が期待できるため、その波及効果は大きく、mRNA品質管理機構を利用した治療応用の可能性も期待できるはずである。
Outline of Annual Research Achievements	SERPINB7変異により長島型掌蹠角化症が発症する機序を解明するために、既報告のすべての変異体を作成し、実験を行った。結果、変異体はほぼすべてSERPINB7の細胞外分泌不全をきたすことが明らかになった。興味深いことに、この変異体の中には小胞体への輸送に重要なアミノ酸配列の欠失も含まれていた。また、SERPINB7へのN型糖鎖付加に重要なアミノ酸のミスセンス変異体も含まれていたことから、小胞体でのN型糖鎖付加不全により細胞外分泌に必要な糖鎖修飾が行われなくなることが病態に重要であると予想された。また、ナンセンス変異やフレームシフト変異から産生される変異体も細胞外分泌不全を呈することを明らかにした。細胞外に分泌されたSERPINB7がどのようなプロテアーゼの制御に関わっているのかは未だ不明であるが、変異によりSERPINB7の細胞外分泌不全が生じた結果、プロテアーゼの制御がうまくいかなくなることで、長島型掌蹠角化症が発症する可能性が考えられた。長島型掌蹠角化症に対する根本的な治療法は未だ存在しないが、これらの結果からはSERPINB7がターゲットとするプロテアーゼの制御が行われれば、本症の根本的な治療が可能である可能性が強く示唆された。一方、FLG変異については、3'側の変異に着目し、解析を行ったところ、3'UTRの長さ依存的ではなく、配列に依存的な分解が認められることを見出した。今後、さらに詳細を詰めていく予定である。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason SERPINB7変異（長島型掌蹠角化症）についての実験は順調に進んでいる。一方で、FLG変異（尋常性魚鱗癬）についてはまだ十分な結果が得られていない。
Strategy for Future Research Activity	SERPINB7のターゲットプロテアーゼの同定を行う予定である。また、変異SERPINB7 mRNAが減少する機構について詰めていく予定である。FLGについてもmRNA分解の機序の一部はつかめているが、すべての変異に対して共通のメカニズムかどうか、慎重に確認していく予定である。