心筋細胞の核型と増殖の運命決定機構と中心体制御

• Project Area: Cilium-centrosome system regulating biosignal flows
• Project/Area Number: 25113520
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Tottori University
• Principal Investigator: 竹内 隆 鳥取大学, 医学部, 教授 (70197268)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2015-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥11,700,000 (Direct Cost: ¥9,000,000、Indirect Cost: ¥2,700,000); Fiscal Year 2014: ¥5,850,000 (Direct Cost: ¥4,500,000、Indirect Cost: ¥1,350,000); Fiscal Year 2013: ¥5,850,000 (Direct Cost: ¥4,500,000、Indirect Cost: ¥1,350,000)
• Keywords: 中心体 / 心筋細胞 / 紡錘体 / 微小管再構成 / 核分裂 / 多極化 / 細胞増殖 / 細胞質分裂 / 細胞周期 / 心臓再生

Outline of Annual Research Achievements

哺乳類心筋細胞は胎生期に活発に増殖し、心臓の形態形成に寄与するが、生後、その増殖を停止し、二度と増殖しない。また、多くの哺乳類では、この不可逆的な増殖停止の直前に、多数の単核の心筋細胞が二核細胞（細胞質分裂が起こらない）になり増殖停止し、残りの細胞も単核のまま増殖停止する。本研究は、心筋細胞が最終的に単核細胞、二核細胞になる運命および生後14日付近で増殖停止を起こす運命が、いつ、どのような仕組みで決定されるか、また、その仕組みと中心体制御との関連の解明を目的とする。本年度は、昨年発見した生後マウスの心筋細胞では中心体シグナル（γ-チューブリンシグナル）が増加することに注目し、研究を進め、以下を明らかにした。
(1) 増加した中心体シグナルは微小管形成中心として機能している可能性が高い。
(2) 中心体シグナルの増加とともに心筋細胞内の微小管構造が核周辺から筋繊維に添っての配向へと大きく変化する。
(3) centrin-GFP トランスジェニックマウスを用いた解析により(1)での中心小体の個数は正常で、γ-チューブリンシグナルが中心小体と独立に増加することが判明した。
(4)　p21/p27 ノックアウトマウス、または野生型で認められる二核細胞の分裂細胞の中には紡錘体が多極化しているもの、また、三核細胞や四核細胞の中に異常核（核のサイズなど）が見つかった。以上の結果から、中心体シグナルは生後、心筋細胞の微小管再構成のために増加すること、その結果、もし、二核細胞が新たな核分裂に入っても正常な核分裂が阻害される可能性が示された。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Repression of cyclin D1 expression is necessary for the maintenance of cell cycle exit in adult mammalian cardiomyocytes (2014)
  • Author(s): Tane, S., Kubota, M., Okayama, H.,Ikenishi, A., Yoshitome, S., Iwamoto,N., Satoh, Y., Kusakabe, A., Ogawa, S.,Kanai, A., Molkentin, J. D., Nakamura, K., Ohbayashi, T., and Takeuchi, T.
  • Journal Title: J. Biol. Chem Volume: (in press) Issue: 26 Pages: 18033-18044
  • DOI: 10.1074/jbc.m113.541953
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Regulation of cardiomyocyte proliferation during development and regeneration (2014)
  • Author(s): Takeuchi, T.
  • Journal Title: Dev. Growth. Differ Volume: (in press) Issue: 5 Pages: 402-409
  • DOI: 10.1111/dgd.12134
  • NAID: 40020109544
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 心臓の発生と再生における心筋細胞の増殖制御機構 (2014)
  • Author(s): 竹内 隆、田根 将志、林 利憲
  • Journal Title: 細胞工学 Volume: 33 Pages: 1170-1175
• [Journal Article] イモリ心臓再生機構の解明を目指した遺伝子機能の研究モデル確立 (2014)
  • Author(s): 林 利憲、竹内 隆
  • Journal Title: 生体の科学 Volume: 65 Pages: 255-258
• [Journal Article] CDK inhibitors, p21Cip1 and p27Kip1, participate in cell cycle exit of mammalian cardiomyocytes. (2014)
  • Author(s): Tane, S., Ikenishi, A., Okayama, H., Iwamoto, N., Nakayama, I. K., and Takeuchi, T.
  • Journal Title: Biochem. Biophys. Res. Commun. Volume: 443 Issue: 3 Pages: 1105-1109
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2013.12.109
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Transcription activator-like effector nucleases efficiently disrupt the target gene in Iberian ribbed newts (Pleurodeles waltl), an experimental model animal for regeneration. (2014)
  • Author(s): Hayashi T, Sakamoto K, Sakuma T, Yokotani N, Inoue T, Kawaguchi E, Agata K, Yamamoto T, Takeuchi T
  • Journal Title: Development, Growth and Differentiation Volume: 56 Issue: 1 Pages: 115-121
  • DOI: 10.1111/dgd.12103
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] 種間による自律的な心臓再生能力の違いは何によって決まるのか？ (2014)
  • Author(s): 竹内 隆、林 利憲
  • Journal Title: 実験医学 Volume: 32 Pages: 29-35
• [Journal Article] 再生研究の革命戦士～イベリアトゲイモリの奮闘～ (2014)
  • Author(s): 林 利憲、竹内 隆
  • Journal Title: 細胞工学 Volume: 33 Pages: 203-207
• [Journal Article] 両生類におけるTALENを用いた遺伝子改変 (2014)
  • Author(s): 林 利憲、坂根 祐人、竹内 隆、鈴木 賢一
  • Journal Title: 実験医学 Volume: 別冊 Pages: 180-188
• [Journal Article] Histone H3 lysine 9 methyltransferases, G9a and GLP are essential for cardiac morphogenesis. (2013)
  • Author(s): Inagawa M, Nakajima K, Makino T, Ogawa S, Kojima M, Ito S, Ikenishi A, Hayashi T, Schwartz RJ, Nakamura K, Obayashi T, Tachibana M, Shinkai Y, Maeda K, Miyagawa-Tomita S, Takeuchi T
  • Journal Title: Mech Dev. Volume: 130 Issue: 11-12 Pages: 519-31
  • DOI: 10.1016/j.mod.2013.07.002
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 発生過程から成体にかけての心筋細胞の増殖パターンはどのように作られ、どのような意義があるのか？ (2013)
  • Author(s): 竹内 隆、池西 愛子、岡山 仁美、岩本 典子
  • Journal Title: 実験医学 Volume: 31 Pages: 205-211
• [Presentation] イベリアトゲイモリ導入への３つのステップ (2014)
  • Author(s): 林利憲、竹内隆
  • Organizer: イベリアトゲイモリ研究集会
  • Place of Presentation: 鳥取大学医学部 米子市
  • Year and Date: 2014-12-04 – 2014-12-05
  • Invited
• [Presentation] What determines differences in cardiac regenerative abilities between mouse and newts? (2014)
  • Author(s): Takeuchi, T., Tane, S., Okayama, Ikenishi, A., H., Amemiya Y., Ohdira, Y., Myouga, A., Azuma, S., Hayashi, T.
  • Organizer: 日本分子生物学会 シンポジウム
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜 横浜市
  • Year and Date: 2014-11-25 – 2014-11-27
  • Invited
• [Presentation] イモリのcyclin D1の発現を制御するプロモーター領域のクローニングと機能解析 (2014)
  • Author(s): 東 翔平、松本 晃、佐藤 幸夫、竹内 隆、林 利憲
  • Organizer: 日本分子生物学会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜 横浜市
  • Year and Date: 2014-11-25 – 2014-11-27
• [Presentation] イモリの心臓再生過程における分化した心筋細胞の寄与を解明する (2014)
  • Author(s): 茗荷 あゆみ、横谷 直樹、竹内 隆、林 利憲
  • Organizer: 日本分子生物学会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜 横浜市
  • Year and Date: 2014-11-25 – 2014-11-27
• [Presentation] 中心体は、心筋細胞の増殖停止に関与するのか？ (2014)
  • Author(s): 雨宮 由季，田根 将志，大平 吉乃，茗荷 あゆみ、林 利憲、竹内 隆
  • Organizer: 日本分子生物学会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜 横浜市
  • Year and Date: 2014-11-25 – 2014-11-27
• [Presentation] 有用なモデル動物となり得る、イベリアトゲイモリを用いた遺伝子操作法の確立 (2014)
  • Author(s): 林 利憲、茗荷 あゆみ、佐久間 哲史、亀井 保博、横山 仁、山本 卓、竹内 隆
  • Organizer: 日本分子生物学会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜 横浜市
  • Year and Date: 2014-11-25 – 2014-11-27
• [Presentation] Genome editing is a powerful tool for studies in newt cardiac regeneration. (2014)
  • Author(s): Hayashi, T., Sakuma, T., Myouga, A., Sakamoto, K., Yokotani, N., Inoue, T., Kawaguchi, E., Agata, K., Yamamoto, T., and Takeuchi, T.
  • Organizer: 日本遺伝学会大会 ワークショップ
  • Place of Presentation: 長浜バイオ大学 長浜市
  • Year and Date: 2014-09-17
  • Invited
• [Presentation] Mechanisms of cell cycle exit and the maintenance in mouse cardiomyocytes, and the roles for regenerative abilities in mouse and newts. (2014)
  • Author(s): Takeuchi, T., Tane, S., Okayama, Ikenishi, A., Amemiya, Y., Myouga, A., Hayashi, T.
  • Organizer: EMBO Conference The molecular &Cellular Basis of Regeneration & Tissue Repair
  • Place of Presentation: Sant Feliu de Guixols, Spain
  • Year and Date: 2014-09-06 – 2014-09-10
• [Presentation] Development of molecular genetic system for newts and linage tracing analyses in cardiac regenerarion (2014)
  • Author(s): Hayashi, T., Myouga, A., Yokotani, N., Takeuchi, T.
  • Organizer: EMBO Conference The molecular &Cellular Basis of Regeneration & Tissue Repair
  • Place of Presentation: Sant Feliu de Guixols, Spain.
  • Year and Date: 2014-09-06 – 2014-09-10
• [Presentation] Cell cycle exit in cardiomyocytes is initiated by p21Cip1 and p27Kip1, and maintained by two inhibitor systems. (2014)
  • Author(s): Tane, S., Okayama, H., Ikenishi, A., Satoh, Y., Takeuchi, T.
  • Organizer: 日本発生生物学会
  • Place of Presentation: ウィンク愛知、名古屋市
  • Year and Date: 2014-05-27 – 2014-05-30
• [Presentation] TALEN-mediated genome editing is very useful in Iberian ribbed newts (Pleurodeles waltl), an experimental model animal for regeneration. (2014)
  • Author(s): Hayashi, T., Sakamoto, K., Sakuma, T., Myouga, A., Yokotani, N., Inoue, T., Kawaguchi, E, Agata, K., Yamamoto, T., Takeuchi, T.
  • Organizer: 日本発生生物学会
  • Place of Presentation: ウィンク愛知、名古屋市
  • Year and Date: 2014-05-27 – 2014-05-30
• [Presentation] Molecular mechanisms of cell proliferation in cardiomyocytes during cardiac development and regeneration. (2014)
  • Author(s): Takeuchi, T., Tane, S., Okayama, Ikenishi, A., H., Matsumoto, A., Myouga, A., Hayashi, T.
  • Organizer: CDB Symposium 2014
  • Place of Presentation: RIKEN CDB 神戸市
  • Invited
• [Presentation] Molecular genetic system for regenerative studies using newts Iberian Ribbed Newts (Pleurodeles waltl). (2014)
  • Author(s): Hayashi, T., Yokotani, N., Matsumoto, A., Myouga, A., Sakamoto, K., Inoue, T., Kawaguchi, E., Agata, K., Sakuma, T., Yamamoto, T., Takeuchi, T.
  • Organizer: CDB Symposium 2014
  • Place of Presentation: RIKEN CDB 神戸市
• [Presentation] inage tracing analysis of cardiomyocytes in the newt cardiac regeneration by tamoxifen-inducible Cre-loxP system. (2014)
  • Author(s): Myouga, A., Yokotani, N., Takeuchi, T., Hayashi, T.
  • Organizer: CDB Symposium 2014
  • Place of Presentation: RIKEN CDB 神戸市
• [Presentation] イモリの心臓再生における心筋細胞の増殖と、再生心筋組織に対する寄与 (2014)
  • Author(s): 林利憲、茗荷あゆみ、横谷直樹、竹内隆
  • Organizer: 日本再生医療学会
  • Place of Presentation: 国立京都国際会館 京都市
• [Presentation] 心筋細胞の増殖制御と心臓再生 (2014)
  • Author(s): 竹内隆
  • Organizer: シンポジウム 幹細胞の増殖・分化と再生創薬
  • Place of Presentation: 米子コンベンションセンター 米子市
  • Invited
• [Presentation] イモリの心臓再生過程における細胞系譜の追跡と再生心筋に対する寄与の解明 (2013)
  • Author(s): 茗荷あゆみ，横谷直樹，竹内隆，林利憲
  • Organizer: 日本分子生物学会
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場 神戸市
• [Presentation] マウス心筋細胞のM 期阻害機構はいつ獲得されるのか？ (2013)
  • Author(s): 岡山仁美，田根将志，池西愛子，竹内隆
  • Organizer: 日本分子生物学会
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場 神戸市
• [Presentation] 哺乳類心筋細胞のM 期進行阻害機構は心傷害によって解除されるか？ (2013)
  • Author(s): 池西愛子，田根将志，岡山仁美，竹内隆
  • Organizer: 日本分子生物学会
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場 神戸市
• [Presentation] 心筋細胞の増殖制御と心臓再生 (2013)
  • Author(s): 竹内隆
  • Organizer: 西日本心臓血管発生研究会
  • Place of Presentation: 広島大学 広島市
  • Invited
• [Presentation] ALENによるイモリのゲノム編集の可能性と、再生研究への展開 (2013)
  • Author(s): 林利憲、坂本興亮、佐久間哲史、横谷直樹、井上武、川口恵里、阿形清和、山本卓、 竹内隆
  • Organizer: ゲノム編集研究会
  • Place of Presentation: 広島大学 東広島市
• [Presentation] ゲノム編集技術を用いたイモリ再生研究の展開 (2013)
  • Author(s): 林利憲、茗荷あゆみ、 横谷直樹、 佐久間哲史、 山本卓、 竹内隆
  • Organizer: 日本動物学会
  • Place of Presentation: 岡山大学 岡山市
  • Invited
• [Presentation] Molecular mechanisms of cell proliferation in cardiomyocytes during cardiac development and regeneration. (2013)
  • Author(s): Takeuchi, T., Tane, S., Okayama, Ikenishi, A., Yokotani, N., Matsumoto, A., Myouga, A., Hayashi, T.
  • Organizer: 日本発生生物学会
  • Place of Presentation: くにびきメッセ 松江市
  • Invited
• [Presentation] Linage tracing analysis of cardiomyocytes in the newt cardiac regeneration by tamoxifen-inducible Cre-loxP system. (2013)
  • Author(s): Myouga, A., Yokotani, N., Takeuchi, T., Hayashi, T.
  • Organizer: 日本発生生物学会
  • Place of Presentation: くにびきメッセ 松江市
• [Presentation] What molecule triggers re-proliferation of cardiomyocytes during newt heart regeneration? (2013)
  • Author(s): Yokotani, N., Inoue, T., Kawaguchi, E., Agata, K., Takeuchi, T., Hayashi, T.
  • Organizer: 日本発生生物学会
  • Place of Presentation: くにびきメッセ 松江市
• [Presentation] Molecular genetic system for regenerative studies using newt. (2013)
  • Author(s): Hayashi, T., Yokotani, N., Matsumoto, A., Myouga, A., Okamoto, M., Takeuchi, T.
  • Organizer: 日本発生生物学会
  • Place of Presentation: くにびきメッセ 松江市
• [Remarks] 鳥取大学 医学部 生命科学科 生体情報学分野
  • URL: http://www.med.tottori-u.ac.jp/biosign/5982.html
• [Remarks] 鳥取大学 医学部 生命科学科 生体情報学分野
  • URL: https://www.facebook.com/seitai.seimei.toridai/timeline
• [Remarks] 鳥取大学 医学部 生命科学科 生体情報学分野
  • URL: http://toridaimedseitai.web.fc2.com/index.html
• [Remarks] 生体情報学分野
  • URL: http://www.med.tottori-u.ac.jp/biosign/5982.html