Phactr1遺伝子変異を背景とするウエスト症候群の分子病態メカニズムの解明

2020 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 20K08200
• Research Institution: Institute for Developmental Research Aichi Developmental Disability Center
• Principal Investigator: 浜田 奈々子 愛知県医療療育総合センター発達障害研究所, 分子病態研究部, 研究員 (70721835)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: phactr1 / ウエスト症候群

Outline of Annual Research Achievements

Phactr1はウエスト症候群患者より遺伝子変異が同定された遺伝子であり、これまでに変異タンパク質の性状解析や大脳皮質形成に及ぼす影響について解析してきた。これまでの結果を踏まえて本研究では、PHACTR1変異の臨床的意義に焦点を絞り、患者由来リンパ芽球の生化学・細胞生物学的解析、結合する分子群（Protein phosphatase 1、KCNT1（小児てんかん性脳症の原因遺伝子））との相互作用等の解析により、ウエスト症候群の分子病態メカニズムの一旦を解明することを目的とする。本年度は健常者由来3株と患者由来2株のリンパ芽球を樹立し、性状解析を行なった。リンパ芽球を通常培養しウエスタンブロッティングによりPhactr1の定量を行なったところ、発現量に差は見られなかった。また細胞分画を行い細胞質と核での発現量を比較したがコントロールと同様であった。これについては抗Phactr1抗体を用いた免疫染色でも同様の結果であった。また血清を抜いた培地で一晩培養し、Phactr1抗体を用いた免疫染色を行なったが局在に違いは見られなかった。Phactr1はG-アクチンと相互作用する為、免疫沈降により内在性Phactr1とG-アクチンとの結合能を比較したが、有意な差は確認されなかった。これはCOS7細胞での過剰発現系を用いた結果とは異なっており、今後検討が必要である。またin utero electropolationにより大脳皮質神経幹細胞でPhactr1を発現抑制するとそこから誕生する神経細胞の移動が障害されるが、KCNT1を発現抑制すると同様に神経細胞移動が障害された。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

患者由来リンパ芽球の樹立が完了し、様々な解析が可能となっている。KCNT1についてもin vivo解析ができるベクターの作成が完了し、in vivo解析を開始している。

Strategy for Future Research Activity

患者由来リンパ芽球を用いた内在性Phactr1とG-アクチンとの結合能はCOS7細胞での過剰発現系を用いた結果とは異なっていたため、実験系を変更して解析する予定である。またPHACTR1とKCNT1の結合ドメインの同定、PHACTR1変異がKCNT1との相互作用や細胞内局在に及ぼす影響のin vitro解析を行う。また、PHACTR1やKCNT1の機能阻害による大脳皮質ニューロンの移動障害が相方の過剰発現でレスキューされるかを子宮内胎仔脳遺伝子導入法を用いて検証する。

Causes of Carryover

実験計画の内容が前後し、in vitro解析を先に行い、in vivo解析を後に回したため。

Research Products

• [Journal Article] Heterotrimeric G-protein, Gi1, is involved in the regulation of proliferation, neuronal migration and dendrite morphology during cortical development in vivo. (2021)
  • Author(s): Hamada N, Iwamoto I, Kawamura N, Nagata K.
  • Journal Title: J. Neurochem. Volume: 1 Pages: 1-1
  • DOI: 10.1111/jnc.15205
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Pogz deficiency leads to transcription dysregulation and impaired cerebellar activity underlying autism-like behavior in mice. (2020)
  • Author(s): Reut Suliman-Lavie, Ben Title, Yahel Cohen, Hamada N, Maayan Tal, Nitzan Tal, Galya Monderer- Rothkoff, Bjorg Gudmundsdottir, Kristbjorn O Gudmundsson, Jonathan R Keller, Guo-Jen Huang, Nagata K, Yosef Yarom, Sagiv Shifman.
  • Journal Title: Nat. Commun. Volume: 11 Pages: 5836-5836
  • DOI: 10.1038/s41467-020-19577-0
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Neuropathophysiological significance of the c.1449T>C/p.(Tyr64Cys) mutation in the CDC42 gene responsible for Takenouchi-Kosaki syndrome. (2020)
  • Author(s): Hamada N, Ito H, Shibukawa Y, Morishita R, Iwamoto I, Okamoto N, Nagata K.
  • Journal Title: BBRC Volume: 529 Pages: 1033-1037
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2020.06.104
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 発達障害関連遺伝子GNAI1の神経発達における機能解明 (2021)
  • Author(s): 浜田奈々子、永田浩一
  • Organizer: 日本小児遺伝学会
• [Presentation] 三量体Gタンパク質Gi1の神経発達における形態学的機能解析 (2020)
  • Author(s): 浜田奈々子、永田浩一
  • Organizer: 日本臨床分子形態学会
• [Presentation] Role of a heterotrimeric G-protein, Gi1, in the corticogenesis. (2020)
  • Author(s): 浜田奈々子、永田浩一
  • Organizer: 日本神経化学会
• [Presentation] Role of a heterotrimeric G-protein, Gαi1, regulates neurogenesis, migration and development in cortical excitatory neurons. (2020)
  • Author(s): 浜田奈々子、永田浩一
  • Organizer: 日本神経科学大会
• [Remarks] 発達障害研究所分子病態研究部
  • URL: https://www.pref.aichi.jp/addc/eachfacility/hattatsu/department/index4.html