Information control for a linkage between macro cardiac function and gene expression: physiomic analysis of responses to oxygen environment

• Project/Area Number: 26282127
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Partial Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Biomedical engineering/Biomaterial science and engineering
• Research Institution: Kawasaki Medical School
• Principal Investigator: Mohri Satoshi 川崎医科大学, 医学部, 教授 (00294413)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 片野坂 友紀 岡山大学, 医歯(薬)学総合研究科, 助教 (60432639) ; 橋本 謙 川崎医科大学, 医学部, 講師 (80341080) ; 氏原 嘉洋 川崎医科大学, 医学部, 助教 (80610021)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2017-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2016)
• Budget Amount: ¥16,120,000 (Direct Cost: ¥12,400,000、Indirect Cost: ¥3,720,000); Fiscal Year 2016: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2015: ¥5,590,000 (Direct Cost: ¥4,300,000、Indirect Cost: ¥1,290,000); Fiscal Year 2014: ¥6,630,000 (Direct Cost: ¥5,100,000、Indirect Cost: ¥1,530,000)
• Keywords: 細胞分裂 / 胎児酸素環境 / 心筋細胞 / 胎児循環 / 分裂促進因子 / 心筋肥大 / 後期促進複合体 / 分裂 / 酸素 / 細胞周期 / 再生医療 / 酸素環境 / 心筋 / エネルギー代謝 / 心筋分裂 / ユビキチン / プロテアソーム / 周産期 / 心臓メカニクス / カルシウム / 力学的環境

Outline of Final Research Achievements

It is important to investigate the mechanisms of cell division and the regulation of energy consumption of cardiomyocyte for cardiovascular medicine. We identified Fam64a as an novel essential molecule for caudiomyocyte division. Fam64a was abundantly expressed in hypoxic fetal cardiomyocyte nuclei, but was sharply repressed by oxygen exposure, and also in postnatal cardiomyocytes. Fam64a knockdown inhibited and its overexpression enhanced the proliferation of cardiomyocytes. Non-degradable Fam64a mutant suggested that its optimum expression and subsequent degradation by anaphase-promoting complex/cyclosome before anaphase are required for cell division. Moreover, we revealed that short term triiodothyronine(T3) administration increased SERCA2 expression and decreased NCX1 expression but did not change cardiac contractility, resulting in energy-saving oxygen consumption for excitation-contraction coupling. Long term T3 administration decreased cardiac contractility and NCX activity.

Research Products

• [Journal Article] Complete primary structure of the I-band region of connectin at which mechanical property is modulated in zebrafish heart and skeletal muscle. (2017)
  • Author(s): Hanashima A, Hashimoto K, Ujihara Y, Honda T, Yobimoto T, Kodama A, Mohri S.
  • Journal Title: Gene Volume: 596 Pages: 19-26
  • DOI: 10.1016/j.gene.2016.10.010
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Effects of induced Na+/Ca2+ exchanger overexpression on the spatial distribution of L-type Ca2+ channels and junctophilin-2 in pressure-overloaded hearts. (2016)
  • Author(s): Ujihara Y, Mohri S, Katanosaka Y.
  • Journal Title: Biochem Biophys Res Commun. Volume: 480 Issue: 4 Pages: 564-569
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2016.10.090
  • NAID: 120006333886
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Induced NCX1 overexpression attenuates pressure overload-induced pathological cardiac remodelling (2016)
  • Author(s): Ujihara Y, Iwasaki K, Takatsu S, Hashimoto K, Naruse K, Mohri1 M, Katanosaka Y
  • Journal Title: Cardiovasc Res Volume: 111（4） Issue: 4 Pages: 348-361
  • DOI: 10.1093/cvr/cvw113
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] ANGPTL2 activity in cardiac pathologies accelerates heart failure by perturbing cardiac function and energy metabolism. (2016)
  • Author(s): Tian Z, Miyata K, Kadomatsu T, Horiguchi H, Fukushima H, Tohyama S, Ujihara Y, Okumura T, Yamaguchi S, Zhao J, Endo M, Morinaga J, Sato M, Sugizaki T, Zhu S, Terada K, Sakaguchi H, Komohara Y, Takeya M, Takeda N, Araki K, Manabe I, Fukuda K, Otsu K, Wada J, Murohara T, Mohri S, Yamashita JK, Sano M, Oike Y.
  • Journal Title: Nature Communications Volume: 7 Issue: 1 Pages: 13016-13016
  • DOI: 10.1038/ncomms13016
  • NAID: 120006345014
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Celsior preserves cardiac mechano-energetics better than University of Wisconsin solution by preventing oxidative stress (2016)
  • Author(s): Kiyooka T, Oshima Y, Fujinaka W, Iribe G, Shimizu J, Mohri S, Nakamura K
  • Journal Title: Interact Cardiovasc Thorac Surg Volume: 22 Issue: 2 Pages: 168-75
  • DOI: 10.1093/icvts/ivv324
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Ankle-Brachial Index, Toe-Brachial Index, and Pulse Volume Recording in Healthy Young Adults (2015)
  • Author(s): Watanabe Y, Masaki H, Yunoki Y, Tabuchi A, Morita I, Mohri S, Tanemoto K.
  • Journal Title: Annals of Vascular Diseases Volume: 8 Issue: 3 Pages: 227-235
  • DOI: 10.3400/avd.oa.15-00056
  • NAID: 130005100046
  • ISSN: 1881-641X, 1881-6428
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Cdk5rap1-mediated 2-methylthio modification of mitochondrial tRNAs governs protein translation and contributes to myopathy in mice and humans. (2015)
  • Author(s): Wei FY, Zhou B, Suzuki T, Miyata K, Ujihara Y, Horiguchi H, Takahashi N, Xie P, Michiue H, Fujimura A, Kaitsuka T, Matsui H, Koga Y, Mohri S, Suzuki T, Oike Y, Tomizawa K.
  • Journal Title: Cell Metab Volume: 21 Issue: 3 Pages: 413-6
  • DOI: 10.1016/j.cmet.2015.01.019
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] TRPV2 is critical for the maintenance of cardiac structure and function in mice. (2014)
  • Author(s): Katanosaka Y, Iwasaki K, Ujihara Y, Takatsu S, Nishitsuji K, Kanagawa M, Sudo A, Toda T, Katanosaka K, Mohri S, Naruse K.
  • Journal Title: Nat Comm Volume: 5 Issue: 1 Pages: 3932-3932
  • DOI: 10.1038/ncomms4932
  • NAID: 120005690060
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] 脊椎動物の心臓進化：冠循環の血流特性と心臓メカニクスからの推測 (2017)
  • Author(s): 毛利 聡
  • Organizer: 第94回日本生理学会大会
  • Place of Presentation: アクトシティコングレスセンター、浜松、日本
  • Year and Date: 2017-03-29
  • Invited
• [Presentation] 圧負荷によって誘導される不全心におけるjunctphilin-2の局在変化に及ぼすNCX-1の影響 (2017)
  • Author(s): 氏原 嘉洋, 橋本 謙, 成瀬 恵治, 毛利 聡, 片野坂 友紀
  • Organizer: 第94回日本生理学会大会
  • Place of Presentation: アクトシティコングレスセンター、浜松、日本
  • Year and Date: 2017-03-28
• [Presentation] 脊椎動物の冠循環心臓及び非冠循環心臓におけるコネクチン弾性構造の決定 (2017)
  • Author(s): 花島章, 橋本謙, 氏原嘉洋, 本田威, 児玉 彩, 毛利聡
  • Organizer: 第94回日本生理学会大会
  • Place of Presentation: アクトシティコングレスセンター、浜松、日本
  • Year and Date: 2017-03-27
• [Presentation] コネクチンnovex-3アイソフォームはマウスにおいて胎児心筋細胞の分裂を促進する (2017)
  • Author(s): 橋本 謙、児玉 彩、呼元知子、本田 威、花島 章、氏原嘉洋、毛利 聡
  • Organizer: 第94回日本生理学会大会
  • Place of Presentation: 浜松、日本
  • Year and Date: 2017-03-27
• [Presentation] 心臓の機械特性制御分子コネクチンと陸棲脊椎動物進化 (2017)
  • Author(s): 毛利 聡
  • Organizer: 日本機械学会 第29回バイオエンジニアリング講演会
  • Place of Presentation: ウインクあいち、名古屋、日本
  • Year and Date: 2017-01-20
  • Invited
• [Presentation] コネクチンの弾性構造解析による脊椎動物心臓進化解明 (2017)
  • Author(s): 花島章, 橋本謙, 氏原嘉洋, 本田威, 児玉彩, 毛利聡
  • Organizer: 生体運動研究合同班会議2017
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場、神戸、日本
  • Year and Date: 2017-01-08
• [Presentation] Relationship between heart evolution and elastic structure of connectin in vertebrate (2016)
  • Author(s): Akira Hanashima, Ken Hashimoto, Yoshihiro Ujihara, Takeshi Honda, Tomoko Yobimoto, Aya Kodama, Satoshi Mohri
  • Organizer: The 22nd International congress of zoology
  • Place of Presentation: Okinawa Convention Center, Okinawa, Japan
  • Year and Date: 2016-11-17
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Fam64aは哺乳類出生時の心筋細胞分裂停止に関与する (2016)
  • Author(s): 橋本謙、本田威、花島章、氏原嘉洋、毛利聡
  • Organizer: 第68回日本生理学会中国四国地方会
  • Place of Presentation: 岡山大学、岡山、日本
  • Year and Date: 2016-11-06
• [Presentation] 哺乳類と鳥類の心臓は独立して進化し、同じ形に辿り着いた：バネ分子コネクチンによる心室機械特性からの考察 (2016)
  • Author(s): 毛利聡、花島章、本田威、氏原嘉洋、橋本謙
  • Organizer: 第68回日本生理学会中国四国地方会
  • Place of Presentation: 岡山大学、岡山、日本
  • Year and Date: 2016-11-06
• [Presentation] 巨大弾性蛋白質コネクチンを指標とした脊椎動物心臓進化解析 (2016)
  • Author(s): 花島章、橋本謙、氏原嘉洋、本田威、呼元知子、児玉彩、毛利聡
  • Organizer: 日本進化学会第18回大会
  • Place of Presentation: 東京工業大学、東京、日本
  • Year and Date: 2016-08-26
• [Presentation] 心筋バネ分子コネクチンによる肺呼吸脊椎動物における冠循環心臓進化の検討 (2016)
  • Author(s): 毛利聡、花島章、氏原嘉洋、橋本謙
  • Organizer: 日本進化学会第18回大会
  • Place of Presentation: 東京工業大学、東京、日本
  • Year and Date: 2016-08-25
• [Presentation] ゼブラフィッシュ横紋筋コネクチンの一次構造 (2016)
  • Author(s): 花島 章, 橋本 謙, 氏原 嘉洋, 本田 威, 児玉 彩, 呼元 知子, 毛利 聡
  • Organizer: 日本筋学会第２回学術集会
  • Place of Presentation: 国立精神・神経医療研究センター、東京、日本
  • Year and Date: 2016-08-05
• [Presentation] Fam64aは低酸素によって誘導される哺乳類胎児心筋細胞の増殖に必須である (2016)
  • Author(s): 橋本 謙, 本田 威, 花島 章, 氏原 嘉洋, 毛利 聡
  • Organizer: 第55回日本生体医工学会大会
  • Place of Presentation: 富山国際会議場、富山、日本
  • Year and Date: 2016-04-27
• [Presentation] 心不全進行過程におけるNa+/Ca2+交換体の強制発現が心筋細胞の微細構造に及ぼす影響 (2016)
  • Author(s): 氏原嘉洋, 橋本謙, 成瀬恵治, 毛利聡, 片野坂友紀
  • Organizer: 第55回日本生体医工学会大会
  • Place of Presentation: 富山国際会議場、富山, 日本
  • Year and Date: 2016-04-27
• [Presentation] 冠循環及び非冠循環心臓におけるコネクチンの弾性構造 (2016)
  • Author(s): 花島章、橋本謙、氏原嘉洋、本田威、呼元知子、毛利聡
  • Organizer: 第55回日本生体医工学会大会
  • Place of Presentation: 富山国際会議場、富山、日本
  • Year and Date: 2016-04-26
• [Presentation] 圧力負荷による心不全進行過程のT管リモデリングにおけるNCX1の役割 (2016)
  • Author(s): 氏原 嘉洋, 橋本 謙, 成瀬 恵治, 毛利 聡, 片野坂 友紀
  • Organizer: 第93回日本生理学会大会
  • Place of Presentation: 札幌コンベンションセンター（札幌）
  • Year and Date: 2016-03-22
• [Presentation] 冠循環及び類洞循環を持つ脊椎動物の心臓における心筋コネクチンの弾性構造 (2016)
  • Author(s): 花島章, 橋本謙, 氏原嘉洋, 本田威, 呼元知子, 毛利聡
  • Organizer: 第93回日本生理学会大会
  • Place of Presentation: 札幌コンベンションセンター（札幌）
  • Year and Date: 2016-03-22
• [Presentation] 出生時の酸素上昇による心筋細胞の分裂停止に関与する重要分子の同定 (2016)
  • Author(s): 橋本謙, 本田威, 花島章, 氏原嘉洋, 毛利聡
  • Organizer: 第93回日本生理学会大会
  • Place of Presentation: 札幌コンベンションセンター（札幌）
  • Year and Date: 2016-03-22
• [Presentation] 心筋細胞におけるTRPV2を介したメカニカルシグナル経路 (2016)
  • Author(s): 氏原 嘉洋, 橋本 謙, 成瀬 恵治, 毛利 聡, 片野坂 友紀
  • Organizer: 日本機械学会 第28回バイオエンジニアリング講演会
  • Place of Presentation: 東京工業大学 大岡山キャンパス（東京）
  • Year and Date: 2016-01-09
• [Presentation] 周産期における心筋タイチンのアイソフォーム転換機構の解析 (2015)
  • Author(s): 橋本謙, 氏原嘉洋, 毛利聡
  • Organizer: 第54回 日本生体医工学会大会
  • Place of Presentation: 名古屋国際会議場（名古屋）
  • Year and Date: 2015-05-09
• [Presentation] 出生時の心筋タイチンのアイソフォームスイッチ機構の解析 (2015)
  • Author(s): 橋本 謙、氏原 嘉洋、毛利 聡
  • Organizer: 第92回日本生理学会大会
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場（兵庫・神戸）
  • Year and Date: 2015-03-21 – 2015-03-23
• [Presentation] 出生時の肺呼吸開始による酸素分圧上昇が心筋細胞の分裂停止に果たす役割の検討 (2014)
  • Author(s): 橋本 謙、氏原 嘉洋、毛利 聡
  • Organizer: 第66回 日本生理学会 中国四国地方会
  • Place of Presentation: 情報通信交流館 e-とぴあ・かがわ（香川・高松）
  • Year and Date: 2014-11-01
• [Presentation] Translocation of desmin from intercalated discs in TRPV2-deficient myocytes (2014)
  • Author(s): Yuki Katanosaka, Yoshihiro Ujihara, Satoshi Mohri
  • Organizer: Intermediate Filaments in Neuromuscular Disorders - Satellite Workshop to ICNMD2014
  • Place of Presentation: Nice Acropolis Convention Center, Nice, France
  • Year and Date: 2014-07-06
• [Presentation] 心筋細胞T管膜のNa+/Ca2+交換体による局所Ca2+制御の重要性 (2014)
  • Author(s): 氏原 嘉洋, 岩崎 慶一朗, 高津 理美, 橋本 謙, 成瀬 恵治, 毛利 聡, 片野坂 友紀
  • Organizer: 第53回日本生体医工学会大会
  • Place of Presentation: 仙台国際会議場（宮城・仙台）
  • Year and Date: 2014-06-24 – 2014-06-26
• [Presentation] The critical role of Na+/Ca2+ exchanger on the maintenance of T-tubule structure (2014)
  • Author(s): Yoshihiro Ujihara, Satoshi Mohri, Yuki Katanosaka
  • Organizer: 18th European BioEnergetics Conference
  • Place of Presentation: Faculdade de Ciencias da Universidade de Lisboa, Lisobon, Portugal
  • Year and Date: 2014-06-12 – 2014-06-17