2018 Fiscal Year Research-status Report
Molecular mechanism of cardiac ryanodine receptor (RyR2) in catecholaminergic polymorphic ventricular tachycardia (CPVT)
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18K15849
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| Research Institution | Yamaguchi University |
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Principal Investigator |
内海 仁志 山口大学, 医学部附属病院, 助教 (80815655)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | リアノジン受容体 / 致死性不整脈 / カテコラミン誘発性心室頻拍 / カルシウムリーク / カルモジュリン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
心筋筋小胞体のCa2+（Ca）放出チャネルである心筋型リアノジン受容体（RyR2）は、カテコラミン誘発性心室頻拍（CPVT）の原因遺伝子の１つであり、CPVTは致死性不整脈により突然死する疾患であるが、決定的に有効な薬物療法はない。CPVTの発症機序として、カテコラミン誘発性にRyR2からカルモジュリン（CaM）が解離することにより、RyR2の構造変化を介して拡張期にRyR2から異常なCa放出（Caリーク）を生じ、致死性不整脈を引き起こすことを報告した。今回、N末端、中央、C末端に各々変異を有するCPVTノックイン（KI）マウスを用い、Caリークの発症メカニズムの差異を明らかにし、点突然変異部位に応じたオーダメイド薬物治療の開発を目指す。N末端： R176Q-KI、中央：R2474S-KI、C末端: R4496C-KIマウスの単離心筋細胞をサポニン処理し、ドメイン連関障害、 F-FKBP12.6のRyR2に対する結合親和性、CaMのRyR2に対する結合親和性を評価した。カテコラミン負荷時（cAMPによるPKAのリン酸化）、野生型では、FKBP12.6-RyR2結合親和性、CaM-RyR2の結合親和性は不変だった。R176Q-KI、R2474S-KI、R4496C-KIにおいても、FKBP12.6-RyR2結合親和性は不変であった。カテコラミン負荷時、R176Q-KI、R2474S-KI において、CaM-RyR2の結合親和性は低下したが、R4496C-KIにおいては、CaM-RyR2の結合親和性は不変であった。また、R4496C-KIにおいて、ドメイン連関障害もなく、CaM-RyR2の結合親和性は低下せずにCaリークを生じていた。ドメイン連関を是正するダントロレンはR4496C-KIには無効であり、Caリークを抑制しなかった。
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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
N末端： R176Q-KI、中央：R2474S-KI、C末端: R4496C-KIマウスの単離心筋細胞をサポニン処理し、ドメイン連関障害、 F-FKBP12.6のRyR2に対する結合親和性、CaMのRyR2に対する結合親和性を評価は、おおむね順調に進展しているが、評価不十分な部分がある。具体的には、R2474S-KIにおいて、カテコラミン負荷（cAMPによるPKAのリン酸化）により、CaM-RyR2の結合親和性は低下したが、ドメイン連関障害の評価が不十分である。カテコラミン負荷によりドメイン連関は障害され、ダントロレンがドメイン連関障害を是正しうるかを、サポニン処理した単離心筋細胞でF-DPc10の結合速度を測定しドメイン連関障害を評価する必要がある。サポニン処理したR4496C-KI単離心筋細胞において、カテコラミン負荷時に、Ca spark頻度が増加し、ダントロレンはCa spark頻度を減少させないpreliminaryなデータが得られているが、個体数を増やして再評価する必要がある。
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| Strategy for Future Research Activity |
RyR2を安定化させるCPVT治療薬の候補として、ダントロレン、K201、CaMの結合親和性を強める化合物、マグネシウムなどを考えている。N末端アミノ酸（AA）601-620に結合するダントロレンは、ドメイン連関障害を是正し、CaMのRyR2に対する親和性を強めるため、N末端と中央ドメインのCPVTには有効であるが、C末端型CPVTのR4496Cには無効である可能性が示唆された。その機序として、カテコラミン誘発性にRyR2からCaMが解離せず、RyR2の構造変化を介さずにCaリークを生じていると考えられる。今後は、C末端型CPVTに最適な治療薬を見つけ出せるような研究を進めていく。
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| Causes of Carryover |
平成30年度購入予定であった蛍光ペプチドやペプチドの残薬があり、平成30年度は購入を見送ったため、457805円の未使用額が生じた。しかし、残薬が少ないため、令和元年度は購入する必要があり、令和元年度は物品費用が予算より大きくなることが見込まれ、この未使用額は令和元年度の実験試薬の購入に充てる。
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[Presentation] Calmodulin-RyR2 Affinity in N-terminal, Central, and C-terminal CPVT Knock-in Mice2018
Author(s)
Hitoshi Uchinoumi, Xiaoqiong Dong, Ivanita Stefanon, Mena Said, Rogerio Faustino, Razvan L. Cornea, Xander H.T. Wehrens, Takeshi Yamamoto, Masafumi Yano, Donald M, Bers
Organizer
The 9th Asian Pacific Congress of Heart Failure (APCHF 2018)
Int'l Joint Research
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[Presentation] RyR2-R4496C C-Terminal CPVT Mutation Causes Calcium Leak Independent of Calmodulin-RyR2 Affinity2018
Author(s)
Hitoshi Uchinoumi, Xiaoqiong Dong, Ivanita Stefanon, Yi Yang, Mena Said, Rogerio Faustino, Razvan L. Cornea, Xander H.T. Wehrens, Takeshi Yamamoto, Masafumi Yano, Donald M. Bers
Organizer
American Heart Association Scientific Sessions 2018
Int'l Joint Research
