2021 Fiscal Year Research-status Report
mGluR5異所性発現による神経変性疾患発症メカニズムの解明
| Project/Area Number |
19K07971
|
|---|
| Research Institution | The University of Tokyo |
|---|
Principal Investigator |
中尾 晴美 東京大学, 大学院医学系研究科(医学部), 助教 (50535424)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2024-03-31
|
| Keywords | mGluR5 / 代謝型グルタミン酸受容体 / 小脳 / mGluR1 / シナプス形成 / 瞬目反射条件付け学習 / GRM5 / トランスジェニックマウス |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
代謝型グルタミン酸受容体mGluRはGタンパク質共役型受容体であり、グループIに属するmGluR1とmGluR5はGqを介してシグナル伝達を行う。mGluR1は主に成体マウスの海馬歯状回、視床、小脳皮質で、mGluR5は大脳皮質、線状体、海馬CA1-CA3領域で多く発現しており、相互排他的な発現をしている。小脳ではmGluR5 の発現量が発達期から成熟期へ向けて減少し、それとは対照的にmGluR1の発現量は発達期から成熟期へ向けて増加していく。脊髄小脳変性症のモデルマウスでは、成体の小脳プルキンエ細胞において、mGluR1の発現量が減少するとともに、mGluR5の発現量が増加していることが報告されており、mGluR1やmGluR5が様々な精神疾患や神経変性疾患と関連していることも数多く報告されている。しかしながら、これら2つのmGluRの機能的差異と疾患との関係については明らかとなっていない。
本研究では、小脳プルキンエ細胞特異的にmGluR5を発現するようなマウスを作製し、このマウスをmGluR1ノックアウトマウス(mGluR1 KO)と掛け合わせた。mGluR1 KOマウスでは、シナプス形成の異常、小脳運動失調、瞬目反射条件付け学習の異常などが見られるが、mGluR5トランスジーンによりこれらの表現型すべてが回復することがわかり、小脳プルキンエ細胞ではmGluR5がmGluR1の機能を代替できることがわかった。しかしながら、mGluR5をmGluR1のかわりに発現するマウスでは、mGluRの足場タンパク質であるHomerとの結合量が少ないことが観察され、シグナル伝達効率に違いがあることが示唆された。また、これらのマウスでは加齢と共に体重減少も観察されるため、神経変性疾患で共通して見られる神経機能障害などの病態・病因の解明につながると期待される。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
昨年度までに、小脳プルキンエ細胞特異的にrat mGluR5を発現するようなトランスジェニックマウス(L7-mGluR5 Tg)のファウンダー7匹からF1マウスを取得し、サザンブロット解析によるライン化、免疫染色によるmGluR5の発現パターンの確認、およびウェスタンブロット による発現量の確認を行なった。また、mGluR1 KOマウスとL7-mGluR5 Tgマウスを交配することにより、mGluR1 KOの小脳プルキンエ細胞でmGluR5を発現するようなmGluR5-rescueマウスを作製し、mGluR1 KOマウスで 見られる小脳運動失調が、mGluR5の発現量に依存して改善することを確認した。
本年度は、小脳運動失調以外の、登上繊維―プルキンエ細胞シナプス間のシナプス除去異常や、瞬目反射条件付け学習の異常などの表現型についても解析を行い、これらの事象においてもmGluR5がmGluR1の機能を代替できることを明らかにした。上記のようにmGluR1 KOマウスの表現型をレスキューできたことから、トランジーンからのmGluR5の発現量が十分であることが確認できた。一方で、内在性のmGluR1が欠損している状態でmGluR5を発現するマウスではmGluRの足場タンパク質であるHomerとの結合量が少ないことが観察され、シグナル伝達効率の違いが示唆された。また、L7-mGluR5 Tgマウスでは、加齢と共に体重減少も観察された。
上記のL7-mGluR5 Tgの他にドキシサイクリンでmGluR5の発現をオン・オフできるようなL7-tTA, TRE-mGluR5マウスの作製も行い、さらにmGluR1 KOと掛け合わせることにより、mGluR5を発現させた状態で運動失調が改善することを確認した。
|
| Strategy for Future Research Activity |
mGluR1 KOマウスの表現型をmGluR5トランスジーンでレスキューできたことから、トランジーンからのmGluR5の発現量が十分であることが確認できた。一方で、内在性のmGluR1が欠損している状態でmGluR5を発現するマウスではmGluRの足場タンパク質であるHomerとの結合量が少ないことが観察され、シグナル伝達効率の違いが示唆された。また、L7-mGluR5 Tgマウスでは、加齢と共に顕著な体重の減少が見られた。
本年度は、これらのマウスについてより詳細な解析を行う。体重測定は引き続き個体数を増やしながら継続し、そのほか摂食量測定、RNA-seqによる発現解析、その解析で発現量に有意差のあった分子についてRT-PCRやウェスタンブロットによる確認を行う。
さらに、昨年度までに作製したドキシサイクリンでmGluR5の発現をオン・オフできるようなL7-tTA, TRE-mGluR5 Tgマウスでも体重減少の有無について確認を行い、L7-mGluR5 Tgと同様に体重減少が見られれば、ドキシサイクリンの投与によりmGluR5の発現をオフし、体重減少がmGluR5の異所性発現によるものかどうかを確認する。TRE-mGluR5 Tgマウスに関してはコロナ禍でマウスの飼育数を縮小したため、2系統しか樹立していない。運動失調の改善は最大限ではないと思われるので、さらに発現量の多い系統の樹立を行う。
老齢のL7-mGluR5 Tgマウスで体重減少が見られることから、老齢のL7-mGluR5 Tgマウス及びL7-tTA, TRE-mGluR5 Tgマウスで、神経変性疾患のマーカーとなるような分子について免疫染色等で確認を行う。
|
| Causes of Carryover |
参加予定だった学会がオンライン開催となったため、旅費等を次年度に繰り越した。また、RNA-seq解析を行うための予算が当該年度分では不足していたため、繰り越し分と合わせて本年度使用する予定である。
|
Research Products
(2 results)
