心臓形態形成を制御する新規シグナル伝達ネットワークの解明とその意義

• Project/Area Number: 25460247
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: General anatomy (including histology/embryology)
• Research Institution: Nara Medical University
• Principal Investigator: 坂部 正英 奈良県立医科大学, 医学部, 助教 (00525983)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 中川 修 京都大学, 医学(系)研究科(研究院), その他 (40283593) ; 林 寿来 愛知医科大学, 医学部, 講師 (30533715)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Project Status: Discontinued (Fiscal Year 2015)
• Budget Amount: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000); Fiscal Year 2015: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000); Fiscal Year 2014: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2013: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
• Keywords: 心臓発生 / 心内膜床 / シグナル伝達 / 先天性心疾患 / 形態形成 / 遺伝子発現調節 / 器官形成

Outline of Annual Research Achievements

心臓の発生・形態形成の制御機構の研究は、先天性心疾患の病因解明だけではなく、再生医療や新規治療戦略の開発に必須のテーマである。特に、心臓中隔や弁の前駆組織である「心内膜床」は心臓形態形成に特有の複雑な構造をつくりだすために非常に重要な役割を担い、その形成異常は様々な先天性心奇形の原因となる。そこで本研究では、心内膜床形成におけるBMP9/BMP10およびALK1受容体の意義を明らかにするため、Hrt転写因子を中心とした新規のALK1シグナル下流因子の発現制御機構と機能に焦点をあて、発生学的・分子生物学的手法を用いて多面的な解析を行った。
心内膜床形成におけるBMP9→ALK1シグナルのターゲット因子を同定するために、ヒト臍帯動脈内皮細胞（HUAEC）にBMP9を添加し、その遺伝子発現の変化を網羅的に解析したところ、Tmem100と命名された新規膜タンパクをコードする遺伝子の発現が亢進していた。また、興味深いことに、HesやHrtなど、Notchシグナルの下流転写因子の発現亢進も認められた。そこでTmem100およびHrt遺伝子欠損マウスの解析を行ったところ、これらのマウスは心臓形態に異常を示し胎生致死になることが明らかとなった。
心内膜床形成過程におけるTmem100およびHrt遺伝子の役割を検討するために、心内膜床形成に重要とされる様々なシグナル伝達系のターゲット因子の発現を免疫染色を用いて検討したところ、Tmem100欠損マウスでは細胞内カルシウムシグナルのマーカーであるNFATc1の局在異常が、またHrt欠損マウスではTGFbシグナルの下流ターゲット因子であるSlugの発現が低下していることを見出した。
以上の結果から、BMP9/10→ALK1シグナルはカルシウムシグナルやNotchシグナルとクロストークして心内膜床形成を制御していることが示唆された。

Research Products

• [Journal Article] An important role of endothelial Hairy-related transcription factors in mouse vascular development (2014)
  • Author(s): Morioka T, Sakabe M, Ioka T, Iguchi T, Mizuta K, Hattammaru M, Sakai C, Itoh M, Sato GE, Hashimoto A, Fujita M, Okumura K, Araki M, Xin M, Pedersen RA, Utset MF, Kimura H, Nakagawa O
  • Journal Title: Genesis Volume: 52 Issue: 11 Pages: 897-906
  • DOI: 10.1002/dvg.22825
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] Roles of the Hrt family of Notch downstream transcription factors in endothelium during cardiovascular morphogenesis (2014)
  • Author(s): Masahide Sakabe
  • Organizer: International Vascular Biology Meeting (IVBM)
  • Place of Presentation: 京都 みやこメッセ
  • Year and Date: 2014-04-14 – 2014-04-17
• [Presentation] Roles of the Hrt family of Notch downstream transcription factors in endothelium during vascular development
  • Author(s): Mashaide Sakabe
  • Organizer: The 7th TAKAO International Symposium
  • Place of Presentation: 国立オリンピック記念青少年総合センター
• [Presentation] Hrt転写調節因子の内皮分化と血管形成における意義
  • Author(s): 坂部正英
  • Organizer: 日本先天異常学会
  • Place of Presentation: 千里ライフサイエンスセンター
• [Presentation] Roles of the Hrt family of Notch downstream transcription factors in endothelium during cardiovascular morphogenesis
  • Author(s): 坂部正英
  • Organizer: 日本血管生物医学会
  • Place of Presentation: 千里阪急ホテル
• [Presentation] NotchおよびBMP-ALK1系の下流転写調節因子Hrtファミリーの内皮分化・血管形成における意義
  • Author(s): 坂部正英
  • Organizer: 日本心血管内分泌代謝学会
  • Place of Presentation: 千里ライフサイエンスセンター
• [Presentation] Roles of Hrt family of Notch downstream transcription factors during endocardial cushion development
  • Author(s): 坂部正英
  • Organizer: 分子生物学会
  • Place of Presentation: 神戸ポートアイランド