福山型筋ジストロフィーと類縁疾患の分子病態解明と治療法開発

2016 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 16H05353
• Research Institution: Kobe University
• Principal Investigator: 小林 千浩 神戸大学, 医学研究科, 准教授 (90324780)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: 糖鎖 / 筋ジストロフィー / 脳神経疾患 / 酵素 / 遺伝子 / ジストログリカノパチー / fukutin / α-dystroglycan

Outline of Annual Research Achievements

福山型筋ジストロフィー、muscle-eye-brain病、Walker-Warburg症候群を代表とするα-ジストログリカノパチーは、先天性の筋ジストロフィー、II型滑脳症、眼奇形を示す。本疾患群はα-dystroglycan上のO-mannose型糖鎖からリン酸基を介して伸びる側鎖の欠如が主原因であると考えられている。本研究では、その側鎖の完全構造決定と生合成分子機構の解明、その異常による脳の神経細胞移動異常に加え神経機能障害としての病態解析を行うこと、さらに、脳を中心とした治療実験も行い、臨床応用可能な治療法開発を目指すことを目的としている。
本年度は以下の実験を行ってきた。
１．α-DG機能糖鎖の完全構造決定と生合成機構の解明：α-DG機能糖鎖の未知構造部分の解析として、α-DGサンプルの調製と、質量分析を用いた未知構造部分の構成成分の決定、NMRを用いたその構成成分の結合様式の決定を行い、さらに、細胞や組織の内在性α-DGを用いた構造の確認を行って、矛盾がないかを検討した。これまでに哺乳類では報告されたことのない、新たな糖鎖構造を見出した。
２．O-Man型糖鎖の脳における意義の解明：fukutinの中枢神経における機能解析として、FCMDモデルマウスからiPS細胞の作製、iPS細胞から分化させた神経細胞、グリア細胞の性質の解析を行った。現在のところ目立った異常は確認されていないが、継続して観察する必要がある。FCMDモデルマウスを用いた行動解析とLTPの解析として、モデルマウスの行動解析による神経機能障害への関連の検索、モデルマウスのLTPの解析を行った。双方とも、有意な異常は確認できなかった。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

細胞培養上清からα-DGサンプルの調製と構造解析を行う中で、サンプルの精製量が予備実験による想定回収量の半分以下しか確保できないことが判明し、研究にやや遅れが出た。限られたマンパワーと培養スペースで必要量を確保するには、作業の効率化を図る必要があり、大量細胞培養の方法を再検討し、適切な大量培養器具類を使用することでこの問題が解決することを確認してからは、順調に進展している。

Strategy for Future Research Activity

本年度で得られた結果に基づき、今後も継続して解析を行い、研究計画通り、機能未知のα-DGpathy原因遺伝子産物fukutin、FKRP、TMEM5、ISPDの機能解析を行うことでα-DG機能糖鎖の生合成機構を解明し、一方で、アンチセンス核酸とAAVベクターの脳内投与を行うことによって、FCMDモデルマウスを用いた脳の治療を検討する。

Research Products

• [Int'l Joint Research] Peking University First Hospital(中国)
  • Country Name: CHINA
  • Counterpart Institution: Peking University First Hospital
• [Journal Article] Identification of a Post-translational Modification with Ribitol-Phosphate and Its Defect in Muscular Dystrophy (2016)
  • Author(s): Kanagawa Motoi、Kobayashi Kazuhiro、Tajiri Michiko、Manya Hiroshi、Kuga Atsushi、Yamaguchi Yoshiki、Akasaka-Manya Keiko、Furukawa Jun-ichi、Mizuno Mamoru、Kawakami Hiroko、Shinohara Yasuro、Wada Yoshinao、Endo Tamao、Toda Tatsushi
  • Journal Title: Cell Reports Volume: 14 Pages: 2209～2223
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2016.02.017
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Analysis of phenotype, enzyme activity and genotype of Chinese patients with POMT1 mutation (2016)
  • Author(s): Yang Haipo、Manya Hiroshi、Kobayashi Kazuhiro、Jiao Hui、Fu Xiaona、Xiao Jiangxi、Li Xiaoqing、Wang Jingmin、Jiang Yuwu、Toda Tatsushi、Endo Tamao、Wu Xiru、Xiong Hui
  • Journal Title: Journal of Human Genetics Volume: 61 Pages: 753～759
  • DOI: 10.1038/jhg.2016.42
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Carbohydrate-binding domain of the POMGnT1 stem region modulatesO-mannosylation sites of α-dystroglycan (2016)
  • Author(s): Kuwabara Naoyuki、Manya Hiroshi、Yamada Takeyuki、Tateno Hiroaki、Kanagawa Motoi、Kobayashi Kazuhiro、Akasaka-Manya Keiko、Hirose Yuriko、Mizuno Mamoru、Ikeguchi Mitsunori、Toda Tatsushi、Hirabayashi Jun、Senda Toshiya、Endo Tamao、Kato Ryuichi
  • Journal Title: Proceedings of the National Academy of Sciences Volume: 113 Pages: 9280～9285
  • DOI: 10.1073/pnas.1525545113
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The Muscular Dystrophy GeneTMEM5Encodes a Ribitol β1,4-Xylosyltransferase Required for the Functional Glycosylation of Dystroglycan (2016)
  • Author(s): Manya Hiroshi、Yamaguchi Yoshiki、Kanagawa Motoi、Kobayashi Kazuhiro、Tajiri Michiko、Akasaka-Manya Keiko、Kawakami Hiroko、Mizuno Mamoru、Wada Yoshinao、Toda Tatsushi、Endo Tamao
  • Journal Title: Journal of Biological Chemistry Volume: 291 Pages: 24618～24627
  • DOI: 10.1074/jbc.M116.751917
  • Peer Reviewed
• [Presentation] A de novo mutation of the MYH7 gene in a large Chinese family with autosomal dominant myopathy (2016)
  • Author(s): Kazuhiro Kobayashi, Tetsuya Oda, Hui Xiong, Wataru Satake, Tatsushi Toda
  • Organizer: The 13th International Congress of Human Genetics
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] αジストログリカン糖鎖のリビトールリン酸タンデム構造とその生合成経路 (2016)
  • Author(s): Kazuhiro Kobayashi, Motoi Kanagawa, Michiko Tajiri, Hiroshi Manya, Atsushi Kuga, Yoshiki Yamaguchi, Keiko Akasaka-Manya, Jun-ichi Furukawa, Mamoru Mizuno, Hiroko Kawakami, Yasuro Shinohara, Yoshinao Wada, Tamao Endo, Tatsushi Toda
  • Organizer: 第２回日本筋学会学術集会
• [Presentation] αジストログリカン糖鎖のリビトールリン酸タンデム構造とその生合成機構 (2016)
  • Author(s): Kazuhiro Kobayashi, Motoi Kanagawa, Michiko Tajiri, Hiroshi Manya, Atsushi Kuga, Yoshiki Yamaguchi, Keiko Akasaka-Manya, Jun-ichi Furukawa, Mamoru Mizuno, Hiroko Kawakami, Yasuro Shinohara, Yoshinao Wada, Tamao Endo, Tatsushi Toda
  • Organizer: 第３９回日本分子生物学会年会
• [Remarks] 神戸大学大学院医学研究科分子脳科学分野ホームページ
  • URL: http://www.med.kobe-u.ac.jp/clgene/