2017 Fiscal Year Annual Research Report
Mechanism and processe of stenoocclusive vascular diseases caused by RNF213 mutation in inflammatory cellular society
| Project Area | Preventive medicine through inflammation cellular sociology |
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17H06397
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
小泉 昭夫 京都大学, 医学研究科, 名誉教授 (50124574)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
原田 浩二 京都大学, 医学研究科, 准教授 (80452340)
S Youssefian 京都大学, 医学研究科, 教授 (00210576)
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| Project Period (FY) |
2017-06-30 – 2022-03-31
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| Keywords | RNF213 / 循環器疾患 / 脳卒中 / R4810K変異 / もやもや病 / 血管閉塞性病変 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
心および脳血管疾患（以下循環器系疾患）は死因の上位を占め、その基盤には遺伝的要因と環境要因による攪乱が共通してみられる。本研究においては、循環器系疾患に注目し、環境変異（高シアーストレス、低酸素下、炎症）への血管内皮細胞（EC）の適応応答、引き続く血管平滑筋細胞(SMC)の脱分化および増殖の一連のプロセスを理解する。我々は、閉塞性血管病の代表的疾患としてもやもや病を検討する。もやもや病は、ウイリス動脈輪近傍動脈の閉塞を必発として、全身の動脈にも頻繁に閉塞性病変が認められる。感受性遺伝子としてRNF213を同定し、日中韓の創始者変異である R4810Kを見出し、1500万人の未病状態のキャリアーが存在することを見出した。R4810Kは浸透率が低く（1/150）、遺伝子変異単独では閉塞性病変の惹起を説明できない。そこで、R4810Kキャリアーは、炎症など環境要因の曝露により発病すると考えられる。我々は、interferonによりRNF213は発現誘導を強く受け、R4810Kの過剰発現ECあるいはヒトもやもや病患者由来のiPSECsにおいて、Angiogenesisが抑制されていることを見出した。さらに、低酸素曝露により野生型マウス個体では脳のAngiogenesisを促進させる適応応答を顕著に駆動させ、代償的に血流を確保しようとするが、R4810Kを過剰発現する個体では、ECの適応機能不全を起こし、適応応答を発動できないことを見出した。このようにRNF213は、環境要因曝露による適応応答を制御しR4810Kは応答不全により、未病から血管閉塞性病変を引き起こすと考えられる。時間経過、臓器特異性および環境要因との相互作用の分子メカニズムを解明することで、閉塞性血管病変の一般的理解につながること可能性を提起した。
課題の進捗状況については以下の通り平成29年度に行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
我々は、低酸素を環境要因として、環境攪乱における適応応答、および免疫系における役割についての検討を行った。初年度の平成29年度には、以下の成果を得た。
１．RNF213の生理的機能：RNF213は、AAA+ATPase機能を有し、同時にE3Ubiquitin ligase を有する。RNF213の自己ubiquitin化を指標に探索を行い、共役するE2としてH4, H5a, H5b, H6, Ubc13を特定した。同時にE2活性はAAA+の機能と関連し、AAA+の活性がH6とUbc13では必要だが、他のE2では必要としないことが判明した。また、RNF213は、自己リン酸化を受けることが判明した。さらに、RNF213は、ホモポリマーの状態が想定されるが、ダイマーとモノマーの状態を遷移することが判明した。
２．動物モデルの開発：RNF213 p.R4810Kを導入したマウスモデルの確立を行い、今後の研究資源として利用することが可能となった。
３．RNF213の低酸素への応答：R4810K過剰発現マウスでは、既に脳においては低酸素曝露でangiogenesisが抑制されることを見出していた。そこで、他の臓器においても同様の低酸素への応答不全が生じるのか検討したところ、R4810K過剰発現個体では、肺においてもangiogenesisが抑制されることが判明した。その結果、肺高血圧が増強されることが判明した。また、脳における還流量の減少による低酸素状態への適応応答において、初期応答である血管のremodelingと、遅れて発現する応答であるangiogenesisの制御においてRNF213は必須の役割を果たすことが見出した。
４．免疫系とRNF213: 全身のRNF213遺伝子改変マウスを用いて検討し、胸腺由来のＴ細胞、マクロファージ、骨髄由来のＢ細胞の発達に関与することを見出した。
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| Strategy for Future Research Activity |
初年度の成果を基に包括的理解に向け以下の課題の深化とより深い理解を得る。
１．RNF213の生理的機能：RNF213は、AAA+ATPase機能を有し、同時にE3Ubiquitin ligase を有する。共役するE2としてH4, H5a, H5b, H6, Ubc13を特定した。この結果を基に、RNF213の生理的基質を探索し、E2との関係を明確にする。さらに、それぞれの基質に対して、分解系かシグナル伝達に関わるのかを検討する。その過程で、RNF213のダイマーとモノマーの遷移に着目し、E3活性の発現に、H6とUbc13ではAAA+の活性が必要な理由について解明する。また、RNF213は、自己リン酸化を受けることが判明したが、そのリン酸化部位を決定し、基質とその代謝回転について検討を行う。Interferonや低酸素曝露による攪乱に着目し、駆動されるシグナル系を見出す。そのためには, iPS由来のECsおよびSMCsを用いてSingle cell transcriptome を行い種々の分化段階にある細胞のタンパクネットワークの消長を知ることで行う。
２．RNF213の炎症性シグナルへの応答：初年度開発したRNF213 R4810K Knock-inマウスおよびすでに確立しているRNF213 KOマウスを用い、１で見出したシグナル系の攪乱の確認をIn vivoで行う。
３．免疫系とRNF213: In vivoで RNF213 R4810K Knock-inおよびRNF213 KOマウスを用い、免疫刺激をPoly IC で行い、免疫応答に対する反応を見る。同時に、PolyICによるサイトカインの誘導のProfilingを行い、合わせて自己免疫性B細胞の出現の評価を行う。
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Research Products
(6 results)
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[Journal Article] Dysregulation of RNF213 promotes cerebral hypoperfusion2018
Author(s)
Morimoto T, Enmi J, Hattori Y, Iguchi S, Saito S, Harada K, Okuda H, Mineharu Y, Takagi Y, Youssefian S, Iida H, Miyamoto S, Ihara M, Kobayashi H, Koizumi A.
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Journal Title
Sci Rep
Volume: 8
Pages: 3607
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Presentation] The Prevalence of RNF213 p.R4810K Variant is High in Juvenile-Onset Stroke Patients With Intracranial Arterial Stenosis2018
Author(s)
Teppei Kamimura, Shuhei Okazaki, Takaaki Morimoto, Hatasu Kobayashi, Kouji Harada, Tsutomu Tomita, Aya Higashiyama, Jun C Takahashi, Jyoji Nakagawara, Kazunori Toyoda, Akio Koizumi, Masafumi Ihara
Organizer
International Stroke Conference 2018
Int'l Joint Research
