2018 Fiscal Year Annual Research Report
Significance of cellular signaling pathways in cardiovascular development and disease
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18H02787
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| Research Institution | National Cardiovascular Center Research Institute |
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Principal Investigator |
中川 修 国立研究開発法人国立循環器病研究センター, 研究所, 部長 (40283593)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
渡邉 裕介 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 (20562333)
西谷 友重 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 (50393244)
瀬谷 大貴 国立研究開発法人国立循環器病研究センター, 研究所, 流動研究員 (30806021)
田中 亨 国立研究開発法人国立循環器病研究センター, 研究所, 流動研究員 (50806065)
劉 孟佳 国立研究開発法人国立循環器病研究センター, 研究所, 流動研究員 (50826922)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 先天性心血管疾患 / 難治性血管病 / シグナル伝達 / 内皮細胞 / 遺伝子組換えマウス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
血管系のシグナル伝達異常は先天性心疾患・難治性血管病の原因となり、虚血性疾患や癌に認められる病的血管新生においても重要である。私たちはこれまでに、ヒト心血管疾患に重要な意義を有するNotchおよびALK1シグナル伝達系の下流ターゲット因子として、Hey1転写因子・Tmem100膜タンパク質・Sgk1リン酸化酵素を同定した。私たちおよび他の研究者によって、これらの遺伝子の欠損がマウスにおいて重篤な心血管形成異常を引き起こすことが報告され、ヒト病態における重要性も注目されている。そこで今回の研究では、遺伝子組換えマウスモデルと分子生物学的手法を用いて、これらの因子の機能メカニズム・上流発現制御機構・生体における意義を明らかにすることを試みている。Notch受容体やリガンドの遺伝子変異は脳小血管病CADASILやAlagille症候群における先天性心疾患の原因となり、ALK1受容体および関連遺伝子の変異は遺伝性出血性毛細血管拡張症の原因、肺動脈性肺高血圧症の素因として重要である。これらのNotch・ALK1シグナル関連血管病は難病指定疾患であり、病因究明と診断・治療法の開発が強く望まれている。NotchおよびALK1シグナルの下流因子が血管形成・機能制御においてどのように働くかを明らかにすることは、先天性心疾患・難治性血管病の病態生理の解明のみならず、遺伝子変異等によって生ずる遺伝子発現・シグナル伝達の異常を正常化することによる新しい治療ストラテジー開発の基盤となると期待される。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
第一年度において、Hey1欠損による胎生期咽頭弓動脈形成障害とそれに起因する大血管形成異常（大動脈弓離断症、右大動脈弓など）の機序における血管内皮細胞・平滑筋細胞の重要性について組織特異的遺伝子欠損マウスを用いて検討した。さらにHey1の胎生期血管系における発現を規定するエンハンサーを同定し、その転写調節機構を明らかにした。また、Tmem100は分子機能メカニズムに不明な点が多い小型膜タンパク質であるが、遺伝子欠損によって生ずる重篤な血管形成異常の成り立ちを明らかにするために網膜血管新生系を導入した細胞レベルの血管形成現象観察を行った。Tmem100の胎生期血管内皮細胞特異的発現に働くエンハンサーを同定し、上流で働く転写調節機構を解明した。一方、Sgk1リン酸化酵素は様々な細胞において多数の基質のリン酸化・活性調節に働くことが知られるが、血管内皮細胞における基質については不明な点が多い。第一年度では血管内皮細胞におけるSgk1リン酸化酵素発現によるリン酸化プロテオーム様式の変化をMass Spectrometry法を用いて解析し、新規の基質候補を複数同定した。さらに、Sgk1についても、その胎生期血管内皮特異的発現を規定するエンハンサーの同定に成功した。今後、研究をさらに進め、これらの因子が血管形成・機能制御においてどのように働くかを明らかにする。
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| Strategy for Future Research Activity |
第一年度に行った研究に引き続き、Hey1の細胞特異的欠損によって生ずる下流のシグナル伝達異常について解析を進めるとともに、Hey1の胎生血管発現を規定するエンハンサーを介した転写調節機構、特に上流の転写調節因子の心血管発生における意義を検討してゆく。また、網膜実験系においてTmem100欠損によって生ずる血管形成現象の異常について、Heyファミリー欠損をはじめとする他の遺伝子欠損系と比較して、内皮細胞分化・増殖・伸長・移動・分枝・高次構造形成などよりTmem100が働く血管内皮生命現象の特定を試みる。また、小型膜タンパク質であるTmem100が複合体を形成する機能因子の探索を進め、Tmem100の膜タンパク質機能の分子メカニズムを明らかにしたい。Tmem100の胎生期血管内皮細胞エンハンサーについても、さらに詳細な転写制御メカニズムを検討する計画である。一方、Sgk1リン酸化酵素の血管内皮細胞における新規基質候補については、さまざまな生化学的・分子生物学的実験を通してSgk1基質であることを検証した後、Sgk1による活性制御の重要性、さらにSgk1と新規基質の血管内皮細胞機能における意義を検討してゆく。Sgk1の血管内皮エンハンサーについて、Hey1、Tmem100のエンハンサーとの比較を行いながら、Sgk1の発現制御機構の解明に努めたい。
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Research Products
(18 results)
