発生工学を基礎とした骨格筋の形成機構とその異常の解析

1996 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 08252214
• Research Institution: National Center of Neurology and Psychiatry
• Principal Investigator: 鍋島 陽一 国立精神・神経センター, 神経研究所・遺伝子工学, 部長 (60108024)
• Keywords: 筋ジストロフィー / ラミニンα2 / 筋発生 / 遺伝子ノックアウト / 基底膜 / 神経細胞の移動 / 筋再生

Research Abstract

マウス129遺伝子ライブラリーよりラミニンα2遺伝子をクローニングし、相同組み換えベクターを作成し、E14細胞に電気穿孔法により導入し、相同組み換え細胞を同定し、ついでノックアウトマウスを分離した。ラミニンα2mRNA,蛋白の発現解析によりホモマウスはnull変異であることを確認した。さらに電顕により筋、及び末梢神経を観察し、ホモマウスでは基底膜が観察されず、ラミニンα2が基底膜の形成に必須であることを確認した。野性型、ヘテロ、ホモはメンデルの法則に従って生まれるが、生後14日ころよりホモマウスの成長が遅れるようになり、21日頃になるとよろめきやけいれん症状を伴う筋ジストロフィーを発症する。なお、ヘテロマウスは野性型と区別がつかない。そこでホモマウスの組織学的解析を筋肉、神経系を中心に行い、次の結果を得た。
生後9日までの筋組織は野性型と変わらないようにみえるが、生後11日には変性筋細胞が認められ、ついで生後13日には中心核をもつ再生筋線維が観察されるようになる。マウスでは、ちょうど、この時期に最終的な成熟がおこり、速筋では親型のミオシン重鎖(MHC)アイソフォームであるMHCIIBへと変換が起こるが、ホモ変異個体ではIIBの発現が観察されず、基底膜の形成が速筋の成熟に重要であることが示された。一方、遅筋線維で発現するβ/slow MHCの発現が認められ、若いマウスの遅筋の成熟は基底膜の形成に影響されないようである。
ホモマウスの中枢神経系がやや小さく、組織学的には小脳の顆粒細胞、プルキニエ細胞の移動に異常があり、野性型では存在しない位置(白質やpia materの外側など)に一部の顆粒細胞、プルキニエ細胞が観察された。また、ホモマウスでは隣り合う小葉間の癒着が認められ、さらに抗ミエリン塩基性蛋白抗体で染まる白質が細いことが確認された。

Research Products

• [Publications] Yoshida S.,Fujisawa-Sehara A.,Arai K.and Nabeshima Y.: "Lysophosphatidic acid and bFGF control different modes in proliferating myoblasts." J.Cell Biol.132. 181-193 (1996)
• [Publications] Hoshino M.,Suzuki E.,Nabeshima Y.and Hama C.: "hikaru genki protein secreted into synaptic clefts from an early stage of synapse formation in Drosophila." Development. 122. 589-597 (1996)
• [Publications] Ohbayashi T.,Schmidt E.E.,Makino Y.,Kishimoto T.,Nabeshima Y.,Muramatsu M.,and Tamura T.: "Promoter structure of the mouse TATA-binding protein (TBP) gene." Biochem.Biophys.Res.Comm.225. 275-280 (1996)
• [Publications] Sone M.,Hoshino M.,Suzuki E.,Saigo K.,Nabeshima Y.,and Hama C.: "Still life,a protein in synaptic tereminals of Drosophila homologous to GDP-GTP exchanger." Science. 275. 543-547 (1997)
• [Publications] 石井亜紀子、武田伸一、鍋島陽一: "筋細胞" 実験医学別冊「遺伝子治療の基礎技術」. 172-179 (1996)
• [Publications] 鍋島陽一: "筋細胞分化の遺伝子制御ネットワーク" The Bone 「硬組織細胞と分子発生生物学」. 10. 97-106 (1996)
• [Publications] 鍋島陽一: "筋細胞分化の遺伝子制御ネットワーク" 蛋白質、核酸、酵素 増刊号「遺伝子機能と転写因子」. 41. 1008-1017 (1996)
• [Publications] 鍋島陽一: "筋細胞分化における遺伝子の段階的活性化" 生体の科学 特集「細胞分化」. 47. 184-189 (1996)
• [Publications] 鍋島陽一: "筋細胞の増殖因子" 脳と神経科学シリーズ 1 「遺伝子異常からみた神経疾患」. 36-44 (1996)