難治性不整脈症候群におけるゲノム上の非翻訳領域の役割と機序の解明

2016 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 15K19373
• Research Institution: Niigata University
• Principal Investigator: 八木原 伸江 新潟大学, 医歯学総合病院, 特任助教 (70750347)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2018-03-31
• Keywords: 不整脈 / 遺伝子変異 / 非翻訳領域 / プロモーター

Outline of Annual Research Achievements

致死性不整脈症候群の原因の多くは心筋に発現するイオンチャネルやその関連タンパクのアミノ酸置換を伴う遺伝子変異であることが知られている。これまで報告されている遺伝子変異は、アミノ酸に翻訳される領域あるいはその近傍に位置するイントロン内の変異がほとんどである。蛋白の翻訳領域は全ゲノムの1%程度に過ぎず、また、転写はされるものの蛋白に翻訳されない非コードRNAにも蛋白の翻訳を調節する働きをするものがあることが知られている。現在、不整脈症候群に対して行われている遺伝子検査の多くは、蛋白翻訳領域のみを検索の対象としており、非翻訳領域を対象とした報告は多くない。我々は、心房細動、Brugada症候群、洞不全症候群、早期再分極症候群、特発性心室細動等の不整脈症例において、心筋のナトリウムチャネルのαサブユニットをコードしているSCN5A遺伝子のプロモーター領域、転写因子結合領域のシークエンシングを行い、数種類のrare variantを同定している。これらのrare　variantはコントロール症例では同定されておらず、また、コントロールに比較してrare variantの頻度は不整脈症例で有意に高かった。これらのvariantのうちいくつかでプロモーター活性を測定したところ、いずれのvariantもwild typeに比べ活性が低下していた。これらの結果から、非翻訳領域の変異が不整脈発症に重要な役割を果たすと考えられる。現在、次世代シークエンスの手法を用いて、種々の不整脈の原因遺伝子である主要なイオンチャネルの非翻訳領域のシークエンシングを行っている。翻訳領域にアミノ酸置換を来す変異を有しない症例において、非翻訳領域のvariantを検索している。

Current Status of Research Progress

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

Reason

全ゲノムあるいは全エクソンを対象とした次世代シークエンスでは、対象とする疾患と無関係のvariantも多数同定される。このことから、我々は心筋に発現するイオンチャネルやその関連タンパク、心筋の分化に関連する転写因子や転写調節因子、マイクロRNA等に的を絞った次世代シークエンスのアッセイを構築した。このアッセイに、種々の不整脈症候群に共通する主要な原因遺伝子であるナトリウムチャネルやカリウムチャネルの非翻訳領域を含めた新たなアッセイを構築した。すでに140例あまりの不整脈症候群症例および重症心筋症症例においてシークエンシングを施行している。翻訳領域の遺伝子変異の確認を行い、アミノ酸の置換等を引き起こす変異が同定されない症例において、非翻訳領域のvariantを同定していく。

Strategy for Future Research Activity

種々の不整脈症候群症例において、ナトリウムチャネルやカリウムチャネル遺伝子の非翻訳領域に同定されたvariantについて機能解析を行う。プロモーター領域のvariantを中心に解析する。
機能解析には、以前と同様ルシフェラーゼレポーターアッセイを用いる。機能解析とともに、さらに症例の蓄積を進める。

Causes of Carryover

次世代シークエンスの実験、結果までに時間がかかっており、現在その解釈を行っている。

Expenditure Plan for Carryover Budget

今後、非翻訳領域のvariantの絞り込みを行い、必要な試薬を購入する。

Research Products

• [Journal Article] Variants in the SCN5A Promoter Associated With Various Arrhythmia Phenotypes (2016)
  • Author(s): Nobue Yagihara, Hiroshi Watanabe, Seiko Ohno, Kanae Hasegawa, Ryozo Kuwano, Yukiko Nakano, Takeshi Aiba, Yoshihiro Miyamoto, Shiro Kamakura, Daichi Shigemizu, Toshihiro Tanaka, Tatsuhiko Tsunoda, Masayoshi Suda, Akinori Sato, Tohru Minamino, Naoto Endo, Wataru Shimizu, Minoru Horie, Dan M. Roden, Naomasa Makitaet al.
  • Journal Title: Journal of American Heart Association Volume: 5 Pages: -
  • DOI: 10.1161/JAHA.116.003644
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant