筋肉の超分子マシナリー「サルコメア」の構築と恒常性維持機構

• Project Area: Harmonized supramolecular machinery for motility and its diversity
• Project/Area Number: 25117515
• 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: University of Miyazaki (2014); Kyushu University (2013)
• Principal Investigator: 武谷 立 宮崎大学, 医学部, 教授 (50335981)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥10,010,000 (Direct Cost: ¥7,700,000、Indirect Cost: ¥2,310,000); Fiscal Year 2014: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000); Fiscal Year 2013: ¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000)
• Keywords: 細胞・組織 / アクチン / サルコメア / 心筋

Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的は、心筋細胞におけるアクチン動態の制御機構の解明を通じて、サルコメアという超分子マシナリーの恒常性維持機構を解き明かすことである。心筋細胞は、アクチンとミオシンの両線維が規則正しく整列した収縮装置であるサルコメアによって、効率的に強い収縮力を発生するが、この収縮装置サルコメアがどのようにして形成されるかはよく分かっていない。我々はこれまでに心筋に特異的に発現するアクチン調節蛋白質forminの一つFhod3が、心筋サルコメアの形成に必須の役割を果たすことをFhod3欠損マウスの解析により明らかにしてきたが、その分子機構は依然不明であった。本年度は、その分子機構を明らかにするために、アクチンと結合出来ない変異型Fhod3を胎生期の心臓に特異的に発現するトランスジェニックマウスを作出した。当該マウスは、Fhod3欠損マウスと同様に、心筋サルコメアの形成不全により心臓が形成されずに胎生期に致死となったことから、Fhod3のアクチン結合能が胎生期の心臓形成に必須であることが明らかとなった。さらに、野生型Fhod3を胎生期の心臓に特異的に発現するトランスジェニックマウスも作出し、これを用いて心臓形成過程におけるサルコメア内のFhod3の局在様式を詳細に検討した結果、Fhod3はサルコメア内のアクチン線維の周期的配置が完成するより前からサルコメア中央部に局在し、Fhod3に挟まれた領域でアクチン線維のトリミングが生じていることを見出した。これらの結果より、Fhod3がサルコメア内のアクチン線維の周期的な配置の完成に関わる可能性が示唆された。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Transgenic Expression of the Formin Protein Fhod3 Selectively in the Embryonic Heart: Role of Actin-Binding Activity of Fhod3 and Its Sarcomeric Localization during Myofibrillogenesis. (2016)
  • Author(s): Fujimoto N, Kan-o M, Ushijima T, Kage Y, Tominaga R, Sumimoto H, Takeya R.
  • Journal Title: PLoS One Volume: 11 Issue: 2 Pages: e0148472-e0148472
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0148472
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Dilated Cardiomyopathy-Associated <i>FHOD3</i> Variant Impairs the Ability to Induce Activation of Transcription Factor Serum Response Factor (2013)
  • Author(s): Arimura T, Takeya R, Ishikawa T, Yamano T, Matsuo A, Tatsumi T, Nomura T, Sumimoto H, Kimura A.
  • Journal Title: Circulation Journal Volume: 77 Issue: 12 Pages: 2990-2996
  • DOI: 10.1253/circj.CJ-13-0255
  • NAID: 10031203585
  • ISSN: 1346-9843, 1347-4820
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Phosphorylation of Noxo1 at threonine 341 regulates its interaction with Noxa1 and the superoxide-producing activity of Nox1. (2013)
  • Author(s): Yamamoto A, Takeya R, Matsumoto M, Nakayama KI, Sumimoto H.
  • Journal Title: FEBS J. Volume: 280 Issue: 20 Pages: 2145-5159
  • DOI: 10.1111/febs.12489
  • Peer Reviewed
• [Presentation] アクチン重合制御因子Fhod3による胎生期心筋サルコメアの形成制御 (2016)
  • Author(s): 武谷 立、藤本智子、牛島智基、松山 翔、鹿毛陽子
  • Organizer: 2016年生体運動合同班会議
  • Place of Presentation: キャンパスプラザ京都（京都）
  • Year and Date: 2016-01-08
• [Presentation] 心筋サルコメア形成過程におけるformin蛋白質Fhod3の局在と機能 (2015)
  • Author(s): 藤本智子、牛島智基、神尾明君、武谷 立、住本英樹
  • Organizer: 第38回日本分子生物学会年会 第88回日本生化学会大会 合同大会
  • Place of Presentation: 神戸ポートアイランド（兵庫・神戸）
  • Year and Date: 2015-12-01
• [Presentation] アクチン重合制御因子Fhodの活性化と生理機能 (2015)
  • Author(s): 武谷 立
  • Organizer: 第39回蛋白質と酵素の構造と機能に関する九州シンポジウム
  • Place of Presentation: 豊泉荘（大分・別府）
  • Year and Date: 2015-09-10
• [Presentation] 心筋サルコメアの形成におけるformin蛋白質Fhod3の役割 (2015)
  • Author(s): 武谷 立、神尾明君、藤本智子、牛島智基、住本英樹
  • Organizer: 第67回日本細胞生物学会大会
  • Place of Presentation: タワーホール（東京・江戸川区）
  • Year and Date: 2015-06-30
• [Presentation] 細胞骨格による細胞の形態と機能の制御 (2015)
  • Author(s): 武谷 立
  • Organizer: 平成27年度日耳鼻宮崎県地方部会年次総会学術講演会
  • Place of Presentation: ホテルJALシティ宮崎（宮崎）
  • Year and Date: 2015-05-30
  • Invited
• [Presentation] アルツハイマー病における脳由来インスリン発現低下メカニズム (2015)
  • Author(s): 根本隆行、豊嶋典世、吉永砂織、柳田俊彦、丸田豊明、澤口 朗、武谷 立
  • Organizer: 第88回日本薬理学会年会
  • Place of Presentation: 名古屋国際会議場（愛知・名古屋）
  • Year and Date: 2015-03-18
• [Presentation] アクチン重合制御因子Fhod3による心筋サルコメア形成の制御機構 (2015)
  • Author(s): 武谷 立，藤本智子，牛島智基，住本英樹
  • Organizer: 2015年生体運動合同班会議
  • Place of Presentation: 学習院大学（東京・豊島区）
  • Year and Date: 2015-01-07
• [Presentation] マウス心発生におけるformin相同蛋白質Fhod3の役割 (2014)
  • Author(s): 藤本智子，神尾明君，武谷 立，住本英樹
  • Organizer: 第37回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川・横浜）
  • Year and Date: 2014-11-25
• [Presentation] アミロイドβによる海馬ニューロンのインスリン発現低下メカニズム (2014)
  • Author(s): 根本隆行，豊嶋典世，吉永砂織，丸田豊明，柳田俊彦，澤口 朗，武谷 立
  • Organizer: 第67回日本薬理学会西南部会
  • Place of Presentation: 産業医科大学ラマツィーニホール（福岡・北九州）
  • Year and Date: 2014-11-23
• [Presentation] 拡張型心筋症に関連するformin蛋白質Fhod3の心筋サルコメア形成における役割 (2014)
  • Author(s): 藤本智子，神尾明君，武谷 立，住本英樹
  • Organizer: 第67回日本胸部外科学会定期学術集会
  • Place of Presentation: 福岡国際会議場（福岡）
  • Year and Date: 2014-09-30
• [Presentation] 細胞骨格ダイナミクスから捉える心疾患の分子病態メカニズム (2014)
  • Author(s): 武谷 立
  • Organizer: 第1４回宮崎CVEM研究会《宮崎心血管内分泌代謝研究会》
  • Place of Presentation: 宮崎観光ホテル（宮崎）
  • Year and Date: 2014-09-19
  • Invited
• [Presentation] 筋肉の超分子マシナリー「サルコメア」の構築と恒常性維持機構 (2014)
  • Author(s): 武谷 立
  • Organizer: 新学術領域「運動超分子が織りなす調和と多様性」第二回全体会議
  • Place of Presentation: 大雪クリスタルホール（北海道・旭川）
  • Year and Date: 2014-06-16
• [Presentation] formin相同蛋白質Fhod3のアクチン結合能は、マウス胎仔心筋のサルコメア構築に必須である (2013)
  • Author(s): 神尾 明君、藤本 智子、武谷 立、住本 英樹
  • Organizer: 第８６回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: 横浜
• [Presentation] formin相同蛋白質Fhod3変異による心筋症様変化 (2013)
  • Author(s): 武谷 立、有村卓朗、神尾 明君、木村彰方、住本 英樹
  • Organizer: 第３６回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 神戸
• [Presentation] マウス胎仔心筋のサルコメア形成におけるformin相同蛋白質Fhod3のアクチン結合能の役割 (2013)
  • Author(s): 神尾 明君、藤本 智子、武谷 立、住本 英樹
  • Organizer: 第６５回日本細胞生物学会大会
  • Place of Presentation: 名古屋
• [Presentation] Role of Fhod3-mediated actin assembly in myofibrillogenesis during cardiac differentiation (2013)
  • Author(s): Ryu Takeya
  • Organizer: International Workshop on Stem Cell Differentiation: The Influence of Biomaterials and Biomechanics
  • Place of Presentation: 中国・上海
  • Invited
• [Remarks] 宮崎大学医学部機能制御学講座薬理学分野ホームページ
  • URL: http://www.med.miyazaki-u.ac.jp/home/pharmacology/