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2022 Fiscal Year Annual Research Report

First responding cells induced by excitation-transcription coupling and their contribution to the onset of vascular remodeling.

Research Project

Project/Area Number 22H02773
Allocation TypeSingle-year Grants
Research InstitutionNagoya City University

Principal Investigator

鈴木 良明  名古屋市立大学, 医薬学総合研究院(薬学), 講師 (80707555)

Project Period (FY) 2022-04-01 – 2026-03-31
Keywordsカルシウムシグナリング / 血管平滑筋 / カベオラ / CaMKK2 / 蛍光イメージング / 興奮転写連関 / 血管リモデリング
Outline of Annual Research Achievements

血管平滑筋細胞のカベオラ内にCav1.2-CaMKK2-CaMK1α分子複合体が形成されることを見出した。脱分極刺激によるCav1.2チャネルが活性化して、流入したCa2+がCaMKK2およびCaMK1αを活性化すること、またCaMKK2がCaMK1αを完全に活性化してその核移行を誘発することを発見した。これにより、核内で転写因子CREBのリン酸化が起こり、Ca2+シグナルがマクロファージの遊走・浸潤を促進する遺伝子群の転写に変換された(この過程をExcitation-transcription couplingと呼ぶ)。実際にマウス生体で腸間膜動脈に対して圧負荷をかけたところ、平滑筋細胞におけるCREBのリン酸化と血管外膜へのマクロファージの遊走が観察された。また、血管中膜の肥厚も検出された。一方で、cav1-KOマウスやCaMKK2阻害薬STO609を投与したマウスではこれらの反応が減弱された。この一連の研究により、血管障害後のマクロファージの集積および血管リモデリングの発生に関する分子メカニズムの一端が明らかになった(Suzuki Y et al., PNAS, 2022; Suzuki Y et al., Biol Pharm Bull, 2022)。
Jackson研究所より、SM22-CreマウスとAi32 (RCL-ChR2(H134R)/EYFP)マウスを入手し、交配させることで分化型SMC特異的ChR2発現マウス(SMC-ChR2)を作製した。青色LEDを用いた光刺激により、血管平滑筋細胞内で細胞内Ca2+濃度が上昇する系を立ち上げることに成功した。
CaMKK2活性に対する薬効を生細胞内でアッセイすることができる系を立ち上げた。現在までに、HEK293細胞あるいはHela細胞にhCaMKK2とその活性を測定するFRET probeを発現させることで、既知のCaMKK2阻害薬の効果を評価することに成功した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

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

Reason

Excitation-transcription coupling に関する研究は、これまで神経細胞や心筋細胞を中心に発展してきた。血管平滑筋細胞でもExcitation-transcription couplingの存在が知られていたが、詳細な分子機構や誘導される遺伝子、生理的意義、病態との関連は不明であった。これに対して、我々の一連の研究によりカベオラ内に形成されたカルシウムマイクロドメインを基盤とした分子機構や血管リモデリングとの関連が明らかになった。本研究成果は2つの論文として発表された(Suzuki Y et al., PNAS, 2022; Suzuki Y et al., Biol Pharm Bull, 2022)。
分化型SMC特異的ChR2発現マウス(SMC-ChR2)と青色LEDを用いた光刺激を組み合わせることにより、血管組織内で血管平滑筋のみに脱分極刺激を与えることに成功した。
共焦点顕微鏡を用いたマニュアル操作ではあるものの、CaMKK2活性に対する薬効を生細胞でアッセイする系の立ち上げに成功した。

Strategy for Future Research Activity

ゲノム編集技術によりCaMKK2-KOマウスを作出した(熊本大学との共同研究)。このマウスを用いて血管平滑筋細胞のExcitation-transcription couplingに対するCaMKK2の役割を細胞から個体レベルで詳細に解明する。
分化型SMC特異的ChR2発現マウス(SMC-ChR2)由来の血管脈組織を用いたex vivo解析と、生きたマウスを用いたin vivo解析により、青色LEDを用いた光刺激がExcitation-transcription couplingを引き起こし、マクロファージの遊走や血管リモデリングを引き起こすか検証する。
現在の3.5mm dishをベースとしたCaMKK2アッセイ系を、96ウェルプレートをベースとした系に拡大する。また作業工程をシンプルにして手作業を減らし、化合物ライブラリーを用いたスクリーニングを実施する。
増殖型血管平滑筋細胞では、Orai/STIM複合体から成るCRACチャネルの発現が増大して、細胞内Ca2+濃度上昇が細胞増殖や遊走を促進する。我々は、増殖型血管平滑筋細胞において、CRACチャネルを中核とする新たなCa2+マイクロドメインを同定した。このCa2+マイクロドメイン構成分子が細胞増殖、特に血管リモデリングの成熟に対する役割を解明する。

  • Research Products

    (23 results)

All 2022 Other

All Int'l Joint Research (2 results) Journal Article (7 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 7 results,  Open Access: 1 results) Presentation (9 results) Remarks (5 results)

  • [Int'l Joint Research] Innovative Medicine Center(リトアニア)

    • Country Name
      LITHUANIA
    • Counterpart Institution
      Innovative Medicine Center
  • [Int'l Joint Research] University of Calgary(カナダ)

    • Country Name
      CANADA
    • Counterpart Institution
      University of Calgary
  • [Journal Article] A molecular complex of Cav1.2/CaMKK2/CaMK1a in caveolae is responsible for vascular remodeling via excitation-transcription coupling2022

    • Author(s)
      Suzuki Yoshiaki、Ozawa Takumi、Kurata Tomo、Nakajima Nanami、Zamponi Gerald W.、Giles Wayne R.、Imaizumi Yuji、Yamamura Hisao
    • Journal Title

      Proc Natl Acad Sci USA

      Volume: 119 Pages: e2117435119

    • DOI

      10.1073/pnas.2117435119

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Local Ca2+ Signals within Caveolae Cause Nuclear Translocation of CaMK1α in Mouse Vascular Smooth Muscle Cells2022

    • Author(s)
      Suzuki Yoshiaki、Kurata Tomo、Koide Tsukasa、Okada Itsuki、Nakajima Nanami、Imaizumi Yuji、Yamamura Hisao
    • Journal Title

      Biological and Pharmaceutical Bulletin

      Volume: 45 Pages: 1354~1363

    • DOI

      10.1248/bpb.b22-00319

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Mitofusin 2 positively regulates Ca2+ signaling by tethering the sarcoplasmic reticulum and mitochondria in rat aortic smooth muscle cells2022

    • Author(s)
      Inagaki Sou、Suzuki Yoshiaki、Kawasaki Keisuke、Kondo Rubii、Imaizumi Yuji、Yamamura Hisao
    • Journal Title

      American Journal of Physiology-Cell Physiology

      Volume: 323 Pages: C295~C305

    • DOI

      10.1152/ajpcell.00274.2021

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Upregulated ClC3 Channels/Transporters Elicit Swelling-Activated Cl- Currents and Induce Excessive Cell Proliferation in Idiopathic Pulmonary Arterial Hypertension2022

    • Author(s)
      Amano Taiki、Yamamura Aya、Fujiwara Moe、Hirai Seiji、Kondo Rubii、Suzuki Yoshiaki、Yamamura Hisao
    • Journal Title

      Biological and Pharmaceutical Bulletin

      Volume: 45 Pages: 1684~1691

    • DOI

      10.1248/bpb.b22-00513

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Increased TMEM16A-Mediated Ca2+-Activated Cl- Currents in Portal Vein Smooth Muscle Cells of Caveolin 1-Deficient Mice2022

    • Author(s)
      Kawata Naoki、Kondo Rubii、Suzuki Yoshiaki、Yamamura Hisao
    • Journal Title

      Biological and Pharmaceutical Bulletin

      Volume: 45 Pages: 1692~1698

    • DOI

      10.1248/bpb.b22-00514

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Involvement of small-conductance Ca2+-activated K+ (SKCa2) channels in spontaneous Ca2+ oscillations in rat pinealocytes2022

    • Author(s)
      Ando Shunsuke、Mizutani Hiroya、Muramatsu Makoto、Hagihara Yumiko、Mishima Hiroki、Kondo Rubii、Suzuki Yoshiaki、Imaizumi Yuji、Yamamura Hisao
    • Journal Title

      Biochemical and Biophysical Research Communications

      Volume: 615 Pages: 157~162

    • DOI

      10.1016/j.bbrc.2022.05.052

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Ca2+ Signaling and Proliferation via; Ca2+-Sensing Receptors in Human Hepatic Stellate LX-2 Cells2022

    • Author(s)
      Kondo Rubii、Kawata Naoki、Suzuki Yoshiaki、Yamamura Hisao
    • Journal Title

      Biological and Pharmaceutical Bulletin

      Volume: 45 Pages: 664~667

    • DOI

      10.1248/bpb.b22-00103

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 電位依存性K+チャネルKv1.6による膜電位制御と変形性膝関節症の関係2022

    • Author(s)
      倉田朋、鈴木良明、楯野真也、味八木茂、Elva Bernotiene、Wayne Giles、山村寿男
    • Organizer
      第141回日本薬理学会近畿部会
  • [Presentation] Caveolin-1 regulates ATP signaling mediated by P2X7 receptor in pro-inflammatory macrophages.2022

    • Author(s)
      Yuuki Sawai, Yoshiaki Suzuki, Rubii Kondo, Yuji Imaizumi, Hisao Yamamura
    • Organizer
      JPW2022 (The 96th Annual Meeting of the Japanese Society of Pharmacology / The 43rd Annual Meeting of the Japanese Society of Clinical Pharmacology)
  • [Presentation] 血管平滑筋細胞の筋小胞体-ミトコンドリア連関におけるミトフュージン2の役割2022

    • Author(s)
      稲垣奏、鈴木良明、今泉祐治、山村寿男
    • Organizer
      第21回次世代を担う若手のためのファーマ・バイオフォーラム2022
  • [Presentation] 炎症性マクロファージにおいて、Caveolin-1はP2X7受容体を介するATPシグナルを調節する。2022

    • Author(s)
      澤井優輝、鈴木良明、近藤るびい、今泉祐治、山村寿男
    • Organizer
      次世代を担う若手のための創薬・医療薬理シンポジウム2022
  • [Presentation] 大動脈平滑筋細胞の筋小胞体-ミトコンドリア機能連関におけるミトフュージン2の機能2022

    • Author(s)
      稲垣奏、鈴木良明、今泉祐治、山村寿男
    • Organizer
      次世代を担う若手のための創薬・医療薬理シンポジウム2022
  • [Presentation] Cav1.2/CaMKK2/CaMK1a経路を介した興奮転写連関は血管リモデリング形成に関与する2022

    • Author(s)
      鈴木良明、小澤拓海、倉田朋、中島七海、Zamponi Gerald、Giles Wayne、今泉祐治、山村寿男
    • Organizer
      第64回日本平滑筋学会総会
  • [Presentation] Cav1.2/CaMKK2/CaMK1a経路を介した興奮転写連関と血管リモデリング形成の関連2022

    • Author(s)
      鈴木良明、小澤拓海、倉田朋、中島七海、Zamponi Gerald、Giles Wayne、今泉祐治、山村寿男
    • Organizer
      2022年度生理研心血管研究会
  • [Presentation] ラット大動脈平滑筋細胞におけるジャンクトフィリン2によるCa2+遊離活性化Ca2+チャネル制御機構の解明2022

    • Author(s)
      倉田朋、鈴木良明、近藤るびい、今泉裕治、山村寿男
    • Organizer
      第32回日本循環薬理学会
  • [Presentation] 興奮転写連関と血管リモデリング形成におけるCaMKK2の役割の解明2022

    • Author(s)
      中島七海、 鈴木良明、 荒木正健、 荒木喜美、 近藤るびい、 今泉祐治、山村寿男
    • Organizer
      第32回日本循環薬理学会
  • [Remarks] 名古屋市立大学 大学院薬学研究科 細胞分子薬効解析学分野

    • URL

      https://sites.google.com/view/yakusa893

  • [Remarks] 名古屋市立大学 研究者データベース

    • URL

      https://nrd.nagoya-cu.ac.jp/profile/ja.29528664bde1947f.html

  • [Remarks] Researchmap

    • URL

      https://researchmap.jp/yoshisuz

  • [Remarks] EurekAlert

    • URL

      https://www.eurekalert.org/news-releases/950487

  • [Remarks] プレスリリース「動脈硬化を引き起こす新しいメカニズムの解明」

    • URL

      https://www.nagoya-cu.ac.jp/press-news/20220422/

URL: 

Published: 2023-12-25  

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