成熟心筋細胞の恒常性維持に対するポリコーム遺伝子群の機能解析

2015 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 15K09149
• Research Institution: National Cardiovascular Center Research Institute
• Principal Investigator: 白井 学 国立研究開発法人国立循環器病研究センター, 研究所, 室長 (70294121)
• Project Period (FY): 2015-10-21 – 2018-03-31
• Keywords: ポリコーム遺伝子 / 心筋細胞 / 恒常性維持

Outline of Annual Research Achievements

目的：ポリコーム(PcG)遺伝子Pcgf5のノックアウトマウスの解析を元に、成熟心筋細胞の恒常性維持を制御する分子機構解明を目指し、更に、様々なストレスによるこの分子機構の破綻がヒトにおける心疾患を生じさせ、PcG遺伝子群がその原因遺伝子である可能性について探索する 。
研究実績：
1.Pcgf5遺伝子KOマウスの表現系解析：Pcgf5遺伝子KOマウス心臓の詳細な機能解析の結果、生後6ヶ月で左心室駆出率の低下が確認されている。本年度、より若い個体で解析を進めたところ、生後12週令で既に、心機能がわずかに低下し、Nppa、Myh7遺伝子の発現に変化は見られないものの、Acta1の発現が上昇していることが確認された。
2.成熟心筋細胞へのストレスに対する恒常性維持機構における、Pcgf5及びその標的遺伝子の機能解析：12週令のPcgf5遺伝子KOマウスに対して、浸透圧ポンプを用いてイソプロテレノールを連続投与し、心臓にストレスを与えたところ、野生型、ホモ個体間で心機能に大きな差は確認されなかった。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

本研究費が追加採択であったため、当初予定していた、高額がかかるChIP-seqは本年度に行っていない。その代りとして、平成28年度に行う予定であった、ストレス負荷による心機能の解析を先行させ、順調に進展している。

Strategy for Future Research Activity

1.Pcgf5遺伝子KOマウスの解析について：引き続き、Pcgf5遺伝子KOマウスにおける心不全症状がいつから生じるのか、心エコーを行い、詳細な組織学的解析を行う。
2.次世代シークエンサーを用いた、Pcgf5タンパク質標的遺伝子の探索：ヒストンの修飾状態に対する抗体を用いて、Pcgf5遺伝子KOマウス及び野生型マウス心臓から抽出したDNA断片を次世代シークエンサーにより大量解析し、ヒストン修飾状態を網羅的に解析する。 Pcgf5遺伝子KOマウスの心臓においてヒストン修飾状態が変化していた領域について、遺伝子の発現、タンパク質量がどのように変化しているか、qPCR法、Western blotting法、免疫組織学法に より解析する。 また同時に、RNA-seq法を用いてPcgf5遺伝子KOマウス心臓における遺伝子発現変化を詳細に解析し、Pcgf5の標的遺伝子を探索する。
3.成熟心筋細胞へのストレスに対する恒常性維持機構における、Pcgf5及びその標的遺伝子の機能解析：前年度に引き続き、薬剤投与により心臓へのストレス負荷を行い、ヒストン修飾の状態をWestern blotting法を用いて解析するとともに、Pcgf5遺伝子KOマウス心臓で発現量の変化が見られた遺伝子について、ストレス負荷時により大きな変化が見られるかどうか解析する。

Causes of Carryover

本研究費が追加採択であったため、当初予定していた、高額がかかるChIP-seqは本年度に行っていない。

Expenditure Plan for Carryover Budget

前年度に行う予定であった、次世代シークエンサーを用いた解析を行う。この解析に利用する試薬、キットの購入に使用する。

Research Products

• [Presentation] Functional analysis of Polycomb ring finger 5 (Pcgf5) in the heart of adult mice. (2015)
  • Author(s): Shirai, M., Kim, M., Otani, K., Tsuchimochi, H., Takihara, Y., and Morisaki, T.
  • Organizer: 第38回日本分子生物学会
  • Place of Presentation: 兵庫県神戸市
  • Year and Date: 2015-12-01 – 2015-12-04