Ｃａ２＋チャネルの過渡的複合体形成による神経活動依存的な転写制御機構に関する研究

• Project Area: Integrative understanding of biological processes mediated by transient macromolecular complexes; New technology for visualizing physiologically metastable states.
• Project/Area Number: 24121718
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Complex systems
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 清中 茂樹 京都大学, 地球環境学堂, 准教授 (90422980)
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2014-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2013)
• Budget Amount: ¥11,310,000 (Direct Cost: ¥8,700,000、Indirect Cost: ¥2,610,000); Fiscal Year 2013: ¥5,720,000 (Direct Cost: ¥4,400,000、Indirect Cost: ¥1,320,000); Fiscal Year 2012: ¥5,590,000 (Direct Cost: ¥4,300,000、Indirect Cost: ¥1,290,000)
• Keywords: カルシウムチャネル / エピジェネティクス / 神経活動 / 過渡的複合体

Research Abstract

我々は、これまでに電位依存性Ca2+チャネルβサブユニットとB56δ（プロテインホスファターゼ2A副サブユニット）との相互作用を明らかにしてきた。本年度はβサブユニットによって制御される遺伝子の発現の制御に関して詳細に検討した。遺伝子発現の網羅的な解析に関しては、DNAマイクロアレイを用いて評価した。βサブユニット変異マウスであるLethargicマウスと野生型マウスと遺伝子発現を比較してみたところ、Lethargicマウスにおいてチロシンヒドロキシラーゼの遺伝子発現が向上していることがわかった。リアルタイムPCRを用いて定量的な解析を行ったところ、確かにLethargicマウスにおいてチロシンヒドロキシラーゼの遺伝子発現が上昇していることがわかった。
次に核に移行したβサブユニット複合体の核内での振る舞いに関して、免疫沈降法を用いて評価した。その結果、βサブユニット複合体は、ゲノム上においてチロシンヒドロキシラーゼ遺伝子の上流配列に結合していることがわかり、βサブユニット複合体が直接的にチロシンヒドロキシラーゼ遺伝子の発現制御を行っていることがわかった。プロテインホスファターゼ2Aはヒストンの脱リン酸化を行うことが知られる。従って、βサブユニット複合体は活動電位依存的に核内移行しチロシンヒドロキシラーゼ遺伝子に結合することで、βサブユニット複合体に含まれるプロテインホスファターゼ2Aがヒストンの脱リン酸化を行い、転写を制御していると考えられる。

Current Status of Research Progress

Reason

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Nuclear life of the voltage-gated Cacnb4 subunit and its role in gene transcription regulation. (2013)
  • Author(s): Ronjat M, Kiyonaka S, Barbado M, De Waard M, Mori Y
  • Journal Title: Channels Volume: 7 Issue: 2 Pages: 119-125
  • DOI: 10.4161/chan.23895
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Genetically encoded fluorescent thermosensors visualize subcellular thermoregulation in living cells (2013)
  • Author(s): Shigeki Kiyonaka, Taketoshi Kajimoto, Reiko Sakaguchi, Daisuke Shinmi, Mariko Omatsu-Kanbe, Hiroshi Matsuura, Hiromi Imamura, Takenao Yoshizaki, Itaru Hamachi, Takashi Morii, Yasuo Mori
  • Journal Title: Nature Methods Volume: 10 Issue: 12 Pages: 1232-1238
  • DOI: 10.1038/nmeth.2690
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Cacnb4 directly couples electrical activity to gene expression, a process defective in juvenile epilepsy. (2012)
  • Author(s): Tadmouri A
  • Journal Title: The EMBO journal Volume: 31 Issue: 18 Pages: 3730-3744
  • DOI: 10.1038/emboj.2012.226
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Physical and functional interaction of the active zone protein CAST/ERC2 and the β-subunit of the voltage-dependent Ca(2+) channel. (2012)
  • Author(s): Kiyonaka S
  • Journal Title: Journal of Biochemistry Volume: 152 Pages: 149-159
  • NAID: 10031166124
  • Peer Reviewed
• [Presentation] エピジェネティクス的な神経系遺伝子発現制御：電位依存性Ca2+チャネルβサブユニットの新たな役割 (2013)
  • Author(s): 清中 茂樹
  • Organizer: 生理学研究所 研究会「シナプス可塑性の動作原理」
  • Place of Presentation: 生理学研究所（愛知県）
  • Year and Date: 2013-06-14
• [Presentation] 電位依存性カルシウムチャネルß4サブユニットによる活動依存的な遺伝子発現調制御機構
  • Author(s): 澤村 晴志,清中 茂樹,三木 崇史,秋山 智志,Ronjat Michel,De Waard Michel,森 泰生
  • Organizer: 第36回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場