2019 Fiscal Year Annual Research Report
Study on the actions of phosphate as a first messenger
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19H03676
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| Research Institution | The University of Tokushima |
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Principal Investigator |
福本 誠二 徳島大学, 先端酵素学研究所(オープンイノベ), 特任教授 (30202287)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
沢津橋 俊 徳島大学, 先端酵素学研究所(オープンイノベ), 特任講師 (70535103)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 線維芽細胞増殖因子23 / リン / 線維芽細胞増殖因子受容体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
低リン血症は骨石灰化障害を特徴とするくる病や骨軟化症の、逆に高リン血症は異所性石灰化の原因となる。従って、血中リンン濃度は厳密に調節されている必要がある。FGF23は、骨により産生され、腎臓などに作用することにより血中リン濃度を低下させるホルモンである。FGF23遺伝子の転写、翻訳により産生されるFGF23蛋白の一部は、Arg-X-X-Arg配列を認識する酵素により切断され、不活性なペプチドに分解される。このFGF23蛋白の切断は、GALNT3遺伝子産物であるGalNAc-T3により阻害される。逆にリンは骨におけるFGF23産生を調節するものと想定されるものの、その機序は不明であった。我々は、in vivoおよびin vitroの検討により、血中リン濃度の上昇がFGF受容体1の活性化を介してGalnt3発現を促進し、FGF23蛋白の切断阻害からFGF23の血中濃度を上昇させること、従ってFGF受容体1が生体のリン感知機構の少なくとも一つとして機能していることを明らかにした。その過程で骨特異的FGF受容体1ノックアウトマウスを作成した。野生型マウスでは、高リン食によりFGF受容体1を介する系によりGalnt3発現が亢進し、FGF23の切断が抑制され血中FGF23濃度が上昇する。一方骨特異的FGF受容体1ノックアウトマウスでは、Galnt3発現促進やFGF23濃度の上昇が認められなかった。本マウスでは、この高リン食に対する反応異常に加え、石灰化の異常を示唆する成績が得られている。そこで現在、本マウスのその他の表現型につき解析を進めている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
FGF23は、骨、特に骨芽細胞や骨細胞により産生されると考えられている。このため、FGF23産生細胞のFGF受容体1ノックアウトマウスの作成のためには、骨芽細胞や骨細胞に特異的に発現する遺伝子プロモーターを有するCreマウスが必要である。そこでまず、既に論文で報告のある、骨細胞に特異的なdentin matrix protein 1(Dmp1)プロモーターを有するCreマウスを使用した。本マウスととFGF受容体1フロックスマウスの交配により、骨特異的FGFR1ノックアウトマウスの作成を試みた。しかしDmp1-Creマウスは繁殖能が低く、生まれたマウスも脆弱で実験に必要な数のノックアウトマウスを得られなかった。そこで次に、骨芽細胞～骨細胞に発現するosteocalcin-Creマウスに変更した。この方法で、実験に必要な数のマウスが得られ、上記の結果を得た。そこで現在、本マウスを用いて骨組織の固定、解析に進んでいるところである。方法論としては確立したものを用いているため、今後成果が得られるものと期待している。
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| Strategy for Future Research Activity |
FGF受容体1ノックアウトマウスについては、今後も検討を継続する。また、このマウスの検討は本研究計画の一部である。このマウスの検討に加え、リンによる軟骨細胞のアポトーシスや副甲状腺ホルモン分泌促進などの機序についても、検討を進める予定である。さらに、FGF23の過剰活性によりX染色体顕性低リン血症性くる病(X-linked hypophosphatemic rickets: XLH)や常染色体顕性低リン血症性くる病などの低リン血症性くる病・骨軟化症が惹起される。このうち、XLHは最も頻度の高い低リン血症性くる病の原因疾患である。本症の原因遺伝子はポジショナルクローニングにより同定され、phosphate-regulating gene with homologies to endopeptidases on the X chromosome(PHEX)と名付けられた。しかし、PHEX蛋白の機能は明らかにされていない。XLH患者では、低リン血症にもかかわらずFGF23が高値を示すことから、生体のリン感知機構に異常が存在するものと想定される。そこでPHEXとFGF受容体1との関連を検討することにより、XLHにおけるリン感知機構、FGF23過剰産生機構の解明を目指す。
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