神経筋接合部の正常分子構築解明と先天性筋無力症候群の分子病態研究

2016 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15H04840
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 大野 欽司 名古屋大学, 医学系研究科, 教授 (80397455)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2018-03-31
• Keywords: 先天性筋無力症候群 / RSPO2 / DOK7 / GFPT1 / iPS細胞

Outline of Annual Research Achievements

Wntリガンドが胎生期におけるアセチルコリン受容体(AChR)のクラスタリングに重要であることが知られてきたがそのシグナル伝達に関わる分子は十分に解明されていない。マウス脊髄前角細胞のレーザーキャプチャーマイクロダイセクションのマイクロアレイならびにRNA-seqによる網羅的な遺伝子発現解析により、Wntシグナルを制御する細胞外分泌タンパクRspo2が脊髄前角細胞に特異的に発現することを見出した。C2C12筋芽細胞に対するRspo2タンパク付加ならびにsiRNAによるRspo2ノックダウン、さらに、Rspo2ノックアウトマウスの解析にてRspo2はLgr5を筋終板受容体とするWntを介するAChRクラスタリングに必須の分子であり、agrinの80%の活性を有し、agrin/Lrp4/MuSKシグナル系に次ぐ重要なAChRクラスタリング誘導因子であることを明らかにした。加えて脊髄前角細胞特異的なRspo2発現レスキューマウス、骨格筋特異的なRspo2発現レスキューマウスを作出し、脊髄前角細胞から分泌されるRspo2がAChRクラスタリングに重要な役割を果たすことを明らかにした。さらに、マウス脊髄前角細胞において高発現の2分子のノックアウトマウスを入手し機能解析を行っている。
さらに、本邦先天性筋無力症候群患者2症例において同定したDOK7遺伝子の4変異がC2C12筋管ならびに患者iPS細胞由来筋管においてAChRクラスタリングを抑制することを明らかにした。加えて、GFPT1遺伝子のエキソンスキッピング治療法開発を開始した。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

レーザーキャプチャーマイクロダイセクション法により前角細胞特異的に発現をする遺伝子の網羅的な解析により、Rspo2がagrinに次ぐ重要な脊髄前角細胞由来細胞外分泌タンパクを同定し、その受容体がLGR5であることを同定するとともに、脊髄前角細胞特異的Rspo2レスキューモデルマウスと骨格筋特異的Rspo2レスキューモデルマウスを作出し、予想通り脊髄前角細胞の神経終末から分泌されるRspo2がAChRクラスタリングを誘導することを明らかにした。研究は計画通り進捗している。

Strategy for Future Research Activity

先天性筋無力症候群のexome capture resequencing解析、whole genome resequencing解析をさらに多くの症例で行い、新規原因遺伝子の同定を進める。脊髄前角細胞特異的に発現をする遺伝子群の中に2つの新規AChR誘導分子の解析をさらに進める。RiboTagマウスを用いて脊髄前角細胞特異的ならびに筋終板特異的に発現する遺伝子の網羅的な解析を開始し、予備的なデータを得るとともに、BIO ID法を用いてAChRクラスタリングに関わる新規分子の同定を開始した。 これらの解析によりさらなる神経筋接合部構成分子の解析ならびに先天性筋無力症候群病態における役割を明らかにする。

Research Products

• [Journal Article] Splicing regulation and dysregulation of cholinergic genes expressed at the neuromuscular junction (2017)
  • Author(s): Ohno Kinji、Rahman Mohammad Alinoor、Nazim Mohammad、Nasrin Farhana、Lin Yingni、Takeda Jun-ichi、Masuda Akio
  • Journal Title: Journal of Neurochemistry Volume: 142 Pages: 64～72
  • DOI: 10.1111/jnc.13954
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Protein-anchoring therapy of biglycan for mdx mouse model of Duchenne muscular dystrophy (2017)
  • Author(s): Ito M*, Ehara Y*, Li J, Inada K, Ohno K. *Equal contribution.
  • Journal Title: Hum Gene Ther Volume: - Pages: in press
  • DOI: 10.1089/hum.2015.088
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Competitive regulation of alternative splicing and alternative polyadenylation by hnRNP H and CstF64 determines acetylcholinesterase isoforms (2017)
  • Author(s): Nazim M, Masuda A, Rahman MA, Nasrin F, Takeda JI, Ohe K, Ohkawara B, Ito M, Ohno K.
  • Journal Title: Nucleic Acids Res Volume: - Pages: in press
  • DOI: 10.1093/nar/gkw823
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Phenylbutazone induces expression of MBNL1 and suppresses formation of MBNL1-CUG RNA foci in a mouse model of myotonic dystrophy (2016)
  • Author(s): 1.Chen G, Masuda A, Konishi H, Ohkawara B, Ito M, Kinoshita M, Kiyama H, Matsuura T, Ohno K.
  • Journal Title: Sci Rep Volume: 6 Pages: 25317
  • DOI: 10.1038/srep25317
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] R-spondin 2 promotes acetylcholine receptor clustering at the neuromuscular junction via Lgr5 (2016)
  • Author(s): Nakashima H*, Ohkawara B*, Ishigaki S, Fukudome T, Ito K, Tsushima M, Konishi H, Okuno T, Yoshimura T, Ito M, Masuda A, Sobue G, Kiyama H, Ishiguro N, Ohno K. *Equal contribution.
  • Journal Title: Sci Rep Volume: 6 Pages: 28512
  • DOI: 10.1038/srep28512
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Global identification of hnRNP A1 binding sites for SSO-based splicing modulation (2016)
  • Author(s): Bruun GH, Doktor TK, Borch J-J, Masuda A, Krainer AR, Ohno K, Andresen BS.
  • Journal Title: BMC Biol Volume: 14 Pages: 54
  • DOI: 10.1186/s12915-016-0279-9
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Molecular hydrogen suppresses activated Wnt/beta-catenin signaling (2016)
  • Author(s): Lin Y, Ohkawara B, Ito M, Misawa N, Miyamoto K, Takegami Y, Masuda A, Toyokuni S, Ohno K.
  • Journal Title: Sci Rep Volume: 6 Pages: 31986
  • DOI: 10.1038/srep31986
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Mutations causing slow-channel myasthenia reveal that a valine ring in the channel pore of muscle AChR is optimized for stabilizing channel gating (2016)
  • Author(s): Shen X-M*, Okuno T*, Milone M, Otsuka K, Takahashi K, Komaki H, Giles E, Ohno K, Engel AG. *Equal contribution.
  • Journal Title: Hum Mutat Volume: 37 Pages: 1051-1059
  • DOI: 10.1002/humu.23043
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Is the serum creatine kinase level elevated in congenital myasthenic syndrome? (2016)
  • Author(s): Ohno K.
  • Journal Title: J Neurol Neurosurg Psychiatry Volume: 87 (8) Pages: 801
  • DOI: 10.1136/jnnp-2016-313416
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Recent advances in congenital myasthenic syndromes (2016)
  • Author(s): Ohno K, Ohkawara B, Ito M.
  • Journal Title: Clin Exp Neuroimmunol Volume: 7 Pages: 246-259
  • DOI: 10.1111/cen3.12316
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] FUS-mediated regulation of alternative RNA processing in neurons: insights from global transcriptome analysis (2016)
  • Author(s): Masuda A, Takeda J, Ohno K.
  • Journal Title: Wiley Interdiscip Rev RNA Volume: 7 Pages: 330-340
  • DOI: 10.1002/wrna.1338
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] Splicing regulation of the human acetylcholinesterase gene (2016)
  • Author(s): Ohno K, Nazim M, Masuda A.
  • Organizer: XVth International Symposium on Cholinergic Mechanisms
  • Place of Presentation: Marseille, France
  • Year and Date: 2016-10-16 – 2016-10-20
  • Int'l Joint Research / Invited