筋原線維形成のシグナル伝達機構の包括的解明とその破綻による筋疾患・心筋症

• Project Area: Regulation of signal transduction by post-translational modifications and its pathogenic dysregulation
• Project/Area Number: 25117706
• 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: Chiba University
• Principal Investigator: 遠藤 剛 千葉大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (30194038)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2015-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥11,180,000 (Direct Cost: ¥8,600,000、Indirect Cost: ¥2,580,000); Fiscal Year 2014: ¥5,590,000 (Direct Cost: ¥4,300,000、Indirect Cost: ¥1,290,000); Fiscal Year 2013: ¥5,590,000 (Direct Cost: ¥4,300,000、Indirect Cost: ¥1,290,000)
• Keywords: シグナル伝達 / IGF-1シグナリング / 筋原線維 / アクチン線維 / N-WASP / nebulin / 筋疾患 / 心筋症

Outline of Annual Research Achievements

骨格筋筋原線維のアクチン線維形成は，IGF-1シグナリングにより，nebulin (Neb)のC末端のSH3ドメインにN-WASPが結合し，両者の間でアクチン重合核が形成され，さらにNebに沿ってZ帯からアクチンが重合することにより起こることをこれまでに明らかにした．NEB遺伝子の突然変異は先天性筋疾患ネマリンミオパチーの原因となる．一方，心筋においては，Nebの代わりに存在するnebulette (Nebl)のSH3ドメインにN-WASPが結合して，N-WASPはZ帯に局在化し，アクチン線維形成に働いていた．NEBL遺伝子の突然変異は拡張型心筋症の原因となる．そこで骨格筋と心筋におけるN-WASPを介したアクチン線維形成の破綻が，これらの筋疾患や心筋症につながることを実証するために，骨格筋や心筋特異的な誘導性N-WASPコンディショナルノックアウト(cKO)マウスの作製を行った．N-WASPゲノムDNAをloxP配列で挟んだターゲティングベクターを用いてキメラマウスを作製し，さらにfloxedヘテロ接合マウスを得た．これらのfloxedヘテロ接合マウスと心筋特異的Myh6プロモーターにつないだCre-ERT2 Tgマウスを交配させて，誘導的に心筋でN-WASPの発現を欠損するマウスを作製した．これらのマウスに4-hydroxytamoxifenを投与すると，心筋でのみN-WASPの発現が消失した．これにより，作製したマウスは誘導性の心筋特異的N-WASP cKOマウスであることが確認できた．成体マウスにおいて持続的にN-WASPの発現を消失させて，拡張型心筋症の表現型が現れるかどうかを解析している．一方，floxedヘテロ接合マウスと骨格筋特異的Acta1プロモーターにつないだCre-ERT2 Tgマウスを交配させて，誘導性の骨格筋特異的N-WASP cKOマウスの作製を進めている．

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] Molecular mechanisms of skeletal muscle development, regeneration, and osteogenic conversion (2015)
  • Author(s): Endo, T.
  • Journal Title: Bone Volume: 印刷中 Pages: 2-13
  • DOI: 10.1016/j.bone.2015.02.028
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] DA-Raf-dependent inhibition of the Ras-ERK signaling pathway in type 2 alveolar epithelial cells controls alveolar formation. (2014)
  • Author(s): Watanabe-Takano H, Takano K, Sakamoto A, Matsumoto K, Tokuhisa T, Endo T, Hatano M.
  • Journal Title: Proc Natl Acad Sci U S A. Volume: 111 Issue: 22
  • DOI: 10.1073/pnas.1321574111
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] The nebulin SH3 domain is dispensable for normal skeletal muscle structure but is required for effective active load bearing in mouse (2013)
  • Author(s): Yamamoto, D. L., Vitiello, C., Zhang, J., Gokhin, D. S., Castaldi, A., Coulis, G., Piaser, F., Filomena, M. C., Eggenhuizen, P. J., Kunderfranco, P., Camerini, S., Takano, K., Endo, T., Crescenzi, M., Luther, P., Lieber, R. L., Chen, J., Bang, M.-L.
  • Journal Title: J. Cell Sci. Volume: 126 Pages: 5477-5489
  • DOI: 10.1242/jcs.137026
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Ras-ERK経路を阻害するDA-Rafのドミナントネガティブ作用の分子機構 (2014)
  • Author(s): 中村拓彦，高野和儀，遠藤 剛
  • Organizer: 第87回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: 国立京都国際会館（京都市）
  • Year and Date: 2014-10-18
• [Presentation] DA-Rafによるがん化抑制：ストレスファイバー回復の分子機構 (2014)
  • Author(s): 今野太貴，中村拓彦，高野和儀，遠藤 剛
  • Organizer: 第87回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: 国立京都国際会館（京都市）
  • Year and Date: 2014-10-18
• [Presentation] 2型肺胞上皮細胞におけるDA-Raf依存的Ras-ERKカスケードの抑制が肺胞形成を制御する (2014)
  • Author(s): 渡邊-高野晴子，高野和儀，坂本明美，徳久剛史，幡野雅彦，遠藤 剛
  • Organizer: 第87回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: 国立京都国際会館（京都市）
  • Year and Date: 2014-10-18
• [Presentation] N-WASPとnebuletteは心筋肥大における筋原線維形成を制御する (2014)
  • Author(s): 高野和儀，渡邊-高野晴子，遠藤 剛
  • Organizer: 第87回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: 国立京都国際会館（京都市）
  • Year and Date: 2014-10-16
• [Presentation] M-Rasによる細胞外基質の石灰化と分化転換の分子機構 (2014)
  • Author(s): 松岡 慧，木本 創，渡邊善仁，渡邊-高野晴子，高野和儀，遠藤 剛
  • Organizer: 第66回日本細胞生物学会大会
  • Place of Presentation: 奈良県新公会堂（奈良市）
  • Year and Date: 2014-06-13
• [Presentation] RhoDは増殖因子による細胞突起形成に働く (2014)
  • Author(s): 細野淳一，福田陽一，小泉和久，高野和儀，遠藤 剛
  • Organizer: 第66回日本細胞生物学会大会
  • Place of Presentation: 奈良県新公会堂（奈良市）
  • Year and Date: 2014-06-11
• [Presentation] Nebulette and N-WASP participate in cardiac myofibrillar actin filament formation and cardiomyocyte hypertrophy
  • Author(s): Takano K., Endo T.
  • Organizer: 第65回日本細胞生物学会大会シンポジウム
  • Place of Presentation: ウインクあいち（名古屋市）
  • Invited
• [Presentation] Molecular mechanisms of the dominant-negative action of DA-Raf to hinder the Ras-ERK pathway
  • Author(s): Arai, T., Takano, K., Endo, T.
  • Organizer: 第65回日本細胞生物学会大会
  • Place of Presentation: ウインクあいち（名古屋市）
• [Presentation] Ras-ERKカスケードのアンタゴニストDA-Rafは肺胞形成を制御している
  • Author(s): 高野晴子，幡野雅彦，坂本明美，高野和儀，徳久剛史，遠藤 剛
  • Organizer: 第65回日本細胞生物学会大会
  • Place of Presentation: ウインクあいち（名古屋市）
• [Presentation] 筋収縮および細胞間・細胞内シグナル伝達を担うアクチン線維の形成機構
  • Author(s): 遠藤 剛，高野和儀
  • Organizer: 第86回日本生化学会大会シンポジウム
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（横浜市）
  • Invited
• [Presentation] N-WASPとnebuletteは筋原線維アクチンの重合核形成と心肥大にかかわる
  • Author(s): 高野和儀，遠藤 剛
  • Organizer: 第86回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（横浜市）
• [Presentation] Ras-ERK経路を阻害するDA-Rafのドミナントネガティブ作用の分子機構
  • Author(s): 中村拓彦，荒井崇良，高野和儀，遠藤 剛
  • Organizer: 第86回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（横浜市）
• [Book] Protein Modifications in Pathogenic Dysregulation of Signaling (2015)
  • Author(s): Endo, T., Takano, K.
  • Publisher: Springer
• [Book] The Lung Perspectives 特集「肺癌Up-To-Date」 (2015)
  • Author(s): 遠藤 剛，渡邊-高野晴子，高野和儀
  • Total Pages: 112
  • Publisher: メディカルレビュー社
• [Remarks] 千葉大学 理学部 生物学科 遠藤研究室
  • URL: http://life.s.chiba-u.jp/telab/
• [Remarks] 千葉大学 理学部 生物学科 遠藤研究室
  • URL: http://life.s.chiba-u.jp/telab/