2019 Fiscal Year Research-status Report
Crosstalk of proteoglycan and filamin and their genetic disorders
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19K07054
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| Research Institution | Meijo University |
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Principal Investigator |
水本 秀二 名城大学, 薬学部, 准教授 (40443973)
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2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | フィラミン / プロテオグリカン / グリコサミノグリカン / B3GAT3 / CSGALNACT1 / CANT1 / コンドロイチン硫酸 / ヘパラン硫酸 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では細胞内フィラミンと細胞外コンドロイチン硫酸/デルマタン硫酸/ヘパラン硫酸(CS/DS/HS)-プロテオグリカンのクロストークについて明らかにし、それらの遺伝性骨・皮膚疾患の発症機序についても解明することを目的とする。今年度は、フィラミンB (FLNB) に変異をもつラーセン症候群患者由来の線維芽細胞を用いて、CS・DS・HSの二糖総量を調べた。健常人およびラーセン症候群由来の線維芽細胞における各糖鎖の二糖組成および二糖量では有意差はなかったが、二糖量については患者由来の細胞で増加傾向を示した。また、コンドロイチン硫酸N-アセチルガラクトサミン転移酵素1 (CSGALNACT1)の複合ヘテロ接合変異あるいはホモ接合変異が進行性の骨過形成を伴う骨異形成症を発症することを見出した。2人の患者は、特徴的顔貌と進行性の骨化を伴う脊椎骨端異形成症を呈した。組換え型のCSGALNACT1-wild-typeと比較して、CSGALNACT1-p.Asn264Serおよび-p.Asp432TyrはGalNAc転移酵素活性が顕著に低下した。さらに健常人由来の培養線維芽細胞と比較して、患者由来の細胞ではCS鎖の本数が有意に減少していた。グルクロン酸転移酵素-I (GlcAT-I)のヘテロ接合変異 (R169W/R225X)とCANT1のホモ接合変異(E215K)により、偽性捻曲性骨異形成症を発症することを見出した。偽性捻曲性骨異形成症は四肢が短く、低身長、顔面異形成などの重篤な骨格異常を示し、新生児期あるいは乳児期に死亡する。組換え型GlcAT-I (R169W, R225X)の糖転移活性を測定したところ、野生型のGlcAT-Iと比較して顕著に活性が低下していた。さらに、患者由来の線維芽細胞においてもGlcAT-I活性が低下し、CSが減少していた。また、野生型のCANT1と比較して、組換え型E215K-CANT1は顕著にヌクレオチダーゼ活性が低下していた。これらの成果を踏まえ、国際誌に原著論文4報を発表し、学会での発表を21回行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
当初の計画以上に進展している理由としては、研究計画書に記載した内容に沿って概ね遂行できており、さらに予想以上の成果が得られ、国際誌4報の原著論文の発表に至っているからである。内容としては、1) ラーセン症候群患者由来の線維芽細胞においてグリコサミノグリカンの生合成量が低下していた。2) コンドロイチン硫酸N-アセチルガラクトサミン転移酵素-1 (CSGALNACT1)の変異により、重篤な遺伝性の骨異形成症を発症することを見出した。3) グルクロン酸転移酵素-I (B3GAT3)およびカルシウム活性型ヌクレオチダーゼ(CANT1)の新規変異により、偽性捻曲性骨異形成症が発症することを見出した。4) デルマタン硫酸エピメラーゼの新規変異により、エーラス・ダンロス症候群が発症することを見出した。5) コンドロイチン硫酸分解酵素(HYAL4)が肥満細胞のコンドロイチン硫酸の代謝に関与していることを見出した。これら成果の一部を国際誌 (Human Mutation、Journal of Medical Genetics、Journal of Biological Chemistry、Molecular Genetics & Genomic Medicine、) に発表した。
今年度の成果発表をまとめると、査読有りの国際誌に原著論文4報、学会での発表を21回行い、本研究で得られた成果の国民・社会への発信に大いに貢献していると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
フィラミンBに加えてフィラミンAやフィラミンCに変異を有する遺伝性の骨系統疾患患者由来の線維芽細胞や各ノックアウトマウス由来の軟骨や細胞を用いて、コンドロイチン硫酸、デルマタン硫酸、ヘパラン硫酸の生合成の制御と遺伝性の結合組織疾患との関連について研究し、これらの糖鎖およびフィラミンの合成不全や変異に基づく骨系統疾患や皮膚異常症に対する発症メカニズムを明らかにする。さらに、フィラミンAおよびフィラミンB欠損細胞におけるシグナル伝達への影響を調べる。また、コンドロイチン硫酸、デルマタン硫酸、ヘパラン硫酸の欠損株やこれらの糖鎖の生合成不全をきたした患者由来の細胞・検体を用いて、フィラミンAおよびフィラミンBの合成への影響を調べる。これらの変異による遺伝病の診断法の確立や、創薬シーズの発掘を目指す。
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| Causes of Carryover |
2020年3月25日から開催される予定であった日本薬学会第140回年会の開催が新型コロナウイルスの影響で中止となったため、その出張費が残額となった。
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| Remarks |
Proteoglycans Future Leaders Symposium 2019でChair personを務めた(2019/9/29)。
水本秀二：名城大学総合研究所 難治性疾患発症メカニズム研究センター 第１回セミナー（招待講演）。
「プロテオグリカン糖側鎖の生合成不全に起因する遺伝性の骨・関節・皮膚・心臓・免疫・神経疾患」2020/2/15,（名古屋）
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Research Products
(36 results)
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[Journal Article] Pseudodiastrophic dysplasia expands the known phenotypic spectrum of defects in proteoglycan biosynthesis2020
Author(s)
Alicia B. Byrne, Shuji Mizumoto, Peer Arts, Patrick Yap, Jinghua Feng, Andreas W. Schreiber, Milena Babic, Sarah L. King-Smith, Christopher P. Barnett, Lynette Moore, Kazuyuki Sugahara, Hatice Mutlu-Albayrak, Gen Nishimura, Jan E. Liebelt, Shuhei Yamada, Ravi Savarirayan, Hamish S. Scott
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Journal Title
Journal of Medical Genetics
Volume: 57
Pages: 454, 460
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Delineation of musculocontractural Ehlers-Danlos Syndrome caused by dermatan sulfate epimerase deficiency2020
Author(s)
Charlotte Kvist Lautrup, Keng Wee Teik, Ai Unzaki, Shuji Mizumoto, Delphien Syx, Heng Hock Sin, Irene Kibaek Nielsen, Sara Markholt, Shuhei Yamada, Fransiska Malfait, Naomichi Matsumoto, Noriko Miyake, Tomoki Kosho
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Journal Title
Molecular Genetics & Genomic Medicine
Volume: 8
Pages: e1197
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] CSGALNACT1-congenital disorder of glycosylation: A mild skeletal dysplasia with advanced bone age2020
Author(s)
Shuji Mizumoto, Andreas R. Janecke, Azita Sadeghpour, Gundula Povysil, Marie T. McDonald, Sheila Unger, Susanne Greber-Platzer, Kristen L. Deak, Task Force for Neonatal Genomics, Nicholas Katsanis, Andrea Superti-Furga, Erica E. Davis, Shuhei Yamada, Julia Vodopiutz
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Journal Title
Human Mutation
Volume: 41
Pages: 655, 667
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Presentation] CSGALNACT1の機能喪失型の変異は骨異形成症を引き起こす2020
Author(s)
水本秀二, Andreas R. Janecke, Azita Sadeghpour, Gundula Povysil, Marie T. McDonald, Sheila Unger, Susanne Greber-Platzer, Nicholas Katsanis, Andrea Superti-Furga, 菅原一幸, Erica E. Davis, 山田修平, Julia Vodopiutz
Organizer
日本薬学会第140回年会、京都、3/28
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[Presentation] Paternal Isodisomy and Blended Phenotypes: A Pediatric Case with Mosaic Trisomy 8 and a Homozygous CSGALNACT1 Missense Variant2019
Author(s)
Azita Sadeghpour, J. K. Holsclaw, M. T. McDonald, W. B. Gallentine, J. Vodopiutz, A. R. Janecke, S. Yamada, S. Mizumoto, E. E. Davis , N. Katsanis, Task Force for Neonatal Genomics
Organizer
American College of Medical Genetics and Genomics (ACMG) Annual Clinical Genetics Meeting, Seattle, U.S.A., 4/6
Int'l Joint Research
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[Presentation] Biallelic loss-of-function mutations in CSGALNACT1 cause a skeletal dysplasia with advanced bone age2019
Author(s)
Shuji Mizumoto, Andreas R. Janecke, Azita Sadeghpour, Gundula Povysil, Marie T. McDonald, Sheila Unger, Susanne Greber-Platzer, Task Force for Neonatal Genomics, Nicholas Katsanis, Andrea Superti-Furga, Kazuyuki Sugahara, Erica E. Davis, Shuhei Yamada, Julia Vodopiutz
Organizer
43rd Human Genetics Society of Australasia Annual Scientific Meeting (HGSA2019), Wellington, New Zealand, 8/4
Int'l Joint Research
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[Presentation] コンドロイチン硫酸の生合成を担うCSGALNACT1の変異は骨異形成症を発症する2019
Author(s)
水本秀二, Andreas R. Janecke, Azita Sadeghpour, Gundula Povysil, Marie T. McDonald, Sheila Unger, Susanne Greber-Platzer, Nicholas Katsanis, Andrea Superti-Furga, 菅原一幸, Erica E. Davis, 山田修平, Julia Vodopiutz
Organizer
第38回日本糖質学会年会、名古屋、8/21
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[Presentation] Loss of galactosyltransferase II, encoded by b3galt6, causes musculoskeletal abnormalities in a zebrafish model for spondylodysplastic Ehlers-Danlos syndrome and reveals the presence of a trisaccharide proteoglycan linker region2019
Author(s)
Sarah Delbaere, Shuji Mizumoto, Shuhei Yamada, Fredrik Noborn, Goran Larson, Jan Willem Bek, Phil L. Salmon, Paul Coucke, Andy Willaert, Fransiska Malfait
Organizer
Proteoglycans Future Leaders Symposium 2019, Kanazawa, 9/29
Int'l Joint Research
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[Presentation] Analysis of heparan sulfate produced by lymphoblastoid cell lines in patients with spondylo-epi-metaphyseal dysplasia2019
Author(s)
Toru Sato, Shuji Mizumoto, Hirofumi Ohashi, Etsuko Sakasai, Nursel H Elcioglu, Noriko Miyake, Naomichi Matsumoto, Shiro Ikegawa, Shuhei Yamada
Organizer
11th international Conference on Proteoglyans, Kanazawa, 9/30
Int'l Joint Research
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[Presentation] Loss of galactosyltransferase II, encoded by b3galt6, causes musculoskeletal abnormalities in a zebrafish model for spondylodysplastic Ehlers-Danlos syndrome and reveals the presence of a trisaccharide proteoglycan linker region2019
Author(s)
Sarah Delbaere, Shuji Mizumoto, Shuhei Yamada, Fredrik Noborn, Goran Larson, Jan Willem Bek, Phil L. Salmon, Paul Coucke, Andy Willaert, Fransiska Malfait
Organizer
11th international Conference on Proteoglyans, Kanazawa, 10/2
Int'l Joint Research
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[Presentation] Clinical, biochemical, and pathological investigation of a patient with musculocontractural Ehlers-Danlos syndrome caused by a novel pathogenic variant in DSE2019
Author(s)
Mari Minatogawa, Shuji Mizumoto, Takuya Hirose, Tomomi Yamaguchi, Keiko Wakui, Takafumi Watanabe, Shuhei Yamada, Tomoki Kosho
Organizer
American Society of Human Genetics (ASHG) 2019, Huston, U.S.A., 10/16
Int'l Joint Research
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