多機能タンパク質ナルディライジンによる恒常性維持機構の解明

2014 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 26293068
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 西 英一郎 京都大学, 医学(系)研究科(研究院), 准教授 (30362528)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 大野 美紀子 京都大学, 医学(系)研究科(研究院), 助教 (10583198)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2017-03-31
• Keywords: 恒常性

Outline of Annual Research Achievements

恒常性とは、生物においてその内部環境を「一定の状態」に保つ働きであり、そこからずれた状態が疾患で、そのずれを元に戻すことが疾患の治療といえる。この｢一定の状態｣、言い換えれば恒常性のセットポイントがいかに設定されているか、その分子機序はよくわかっていない。nardilysin (NRDc)欠損マウスは、低体温、徐脈、低血圧、低インシュリン血症を呈したが、いわゆる正常のネガティブフィードバックが機能せず、あたかも異なるセットポイントで平衡を保ちつつ生命を維持しているように見える。本研究では、ナルディライジン欠損マウスをモデルとし、特に臓器特異的遺伝子欠損マウスを用いることで、体温、循環動態、糖脂質代謝の恒常性が維持される機構、セットポイント設定の分子機構を解明することを目的とする。
体温、循環動態、糖代謝の恒常性維持において、1) 各臓器に発現するNRDcが果たす役割、2) NRDcの各分子機能が果たす役割、を明らかにすることを目的とし、1) 臓器特異的NRDc欠損マウス、2) 不活性型NRDcノックインマウスを作製、解析する。当該年度には、1. 脂肪細胞（Adiponeton-Cre）、2. 交感神経（DBH）、3. 心筋細胞（αMHC）、4. 血管平滑筋（SM22α）、5. 膵β細胞（insulin）、6. 肝細胞（Albumin）特異的欠損マウスの作製に成功した。1, 2を用いて体温恒常性、2, 3, 4を用いて循環動態恒常性、5, 6を用いて糖代謝恒常性における臓器特異的NRDcの役割を検討中である。

Current Status of Research Progress

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

Reason

本研究課題の目的は、１）体温、２）循環動態、３）糖代謝の恒常性維持におけるNRDcの役割を明らかにすることである。全身ノックアウトマウスでは、それぞれについて恒常性の破綻あるいはセットポイントの異常を認めたため、どの臓器に発現するNRDcが重要か、NRDcのどの分子機能が重要か、を明らかにすることを目的とし、各臓器特異的ノックアウトマウス、メタロプロテアーゼ活性欠損変異型NRDcノックインマウスを作製し解析する。当該年度においては、解析に必要な臓器特異的ノックアウトマウスを6系統樹立することに成功しており、そのほとんどで恒常性検討のための生理実験を開始している。以上から、本研究は順調に進展している。

Strategy for Future Research Activity

目的1) 体温恒常性維持におけるNRDcの役割の解明：1) 臓器特異的NRDc欠損（NRDc-CKO）マウスを用いた検討：脂肪細胞、交感神経特異的NRDc欠損マウスについて、nullマウスで行った体温測定、寒冷負荷実験、酸素消費量測定、遺伝子発現解析を行う。2) NRDc酵素活性の熱産生遺伝子発現制御における役割：野生型細胞、NRDc欠損細胞、NRDc欠損細胞に野生型NRDc (NRDc-/-*WT)、あるいは酵素活性欠損型NRDc(NRDc-/-*E>A)を再導入した細胞を成熟褐色脂肪細胞に分化させ、比較検討する。
目的2) 循環動態恒常性維持におけるNRDcの役割の解明：1) NRDc-CKOマウスを用いた検討：交感神経（DBH）、心筋細胞（αMHC）、血管平滑筋（SM22α）特異的KOマウスの心拍数、血圧、内因性心拍数、心臓交感神経分布パターン、血清カテコラミン値などの測定および解析、さらに洞機能制御に重要な心筋イオンチャンネルの発現解析を行う。2) 野生型、null、心筋細胞CKOマウスから洞房結節細胞を単離し、活動電位測定およびイオンチャンネル機能を電気生理学的に解析する。
目的3) 糖代謝恒常性維持におけるNRDcの役割の解明：1)分離膵島、β細胞株を用いた検討：Nullマウスにおける神経系、液性因子などの影響を排除するために、NRDc-/-膵島、あるいはβ細胞株のNRDcノックダウンを用いて、膵島、細胞レベルでの糖負荷に対するインシュリン分泌反応を解析する。2)NRDc-CKOマウスを用いた検討：膵β細胞（insulin）、肝細胞（Albumin）特異的欠損マウスの糖代謝を解析する。

Causes of Carryover

研究遂行に必要な消耗品（抗体など）の一部が、国内在庫切れなどの理由で年度内に納品されなかったため、一部を次年度に繰り越した。

Expenditure Plan for Carryover Budget

繰り越し分は、組織染色に必要な抗体などの消耗品購入に充てる。

Research Products

• [Journal Article] Deletion of nardilysin prevents the development of steatohepatitis and liver fibrotic changes (2014)
  • Author(s): Ishizu-Higashi S, Seno H*, Nishi E*, Matsumoto Y, Ikuta K, Tsuda M, Kimura Y, Takada Y, Kimura Y, Nakanishi Y, Kanda K, Komekado H, Chiba T
  • Journal Title: PLOS ONE Volume: 9 Pages: e98017
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0098017
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] AMAP1 as a negative-feedback regulator of nuclear factor-κB under inflammatory conditions. (2014)
  • Author(s): Tien DN, Kishihata M, Yoshikawa A, Hashimoto A, Sabe H, Nishi E, Kamei K, Arai H, Kita T, Kimura T, Yokode M, Ashida N.
  • Journal Title: Sci Rep Volume: 4 Pages: 5094
  • DOI: 10.1038/srep05094.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] αセクレターゼ活性化因子ルディライジンのアルツハイマー病における意義 (2014)
  • Author(s): 西 英一郎
  • Organizer: 第33回認知症学会学術集会
  • Place of Presentation: 横浜
  • Year and Date: 2014-11-30
  • Invited
• [Presentation] 褐色脂肪組織に発現するナルディライジンは体温恒常性維持機構において重要な役割を示す (2014)
  • Author(s): 西城さやか、平岡義範、大野美紀子、中村和弘、松村成暢、西清人、坂本二郎、陳博敏、森田雄介、北徹、木村剛、西英一郎
  • Organizer: 第37回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 横浜
  • Year and Date: 2014-11-25 – 2014-11-27
• [Presentation] 多機能プロテアーゼによる洞房結節自動能制御機構 (2014)
  • Author(s): 大野美紀子、松浦博、平岡義範、西清人、西城さやか、坂本二郎、陳博俊、牧山武、北徹、木村剛、西英一郎
  • Organizer: 第37回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 横浜
  • Year and Date: 2014-11-25 – 2014-11-27
• [Presentation] ナルディライジンの心肥大、心不全における役割 (2014)
  • Author(s): 坂本二郎、大野美紀子、西清人、西城さやか、陳博敏、森田雄介、北徹、木村剛、西英一郎
  • Organizer: 第37回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 横浜
  • Year and Date: 2014-11-25 – 2014-11-27
• [Presentation] ナルディライジンによるインスリン分泌制御の解析 (2014)
  • Author(s): 西清人、佐藤雄一、大野美紀子、平岡義範、西城さやか、坂本二郎、陳博敏、森田雄介、松岡龍彦、北徹、稲垣暢也、木村剛、西英一郎
  • Organizer: 第37回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 横浜
  • Year and Date: 2014-11-25 – 2014-11-27
• [Presentation] Critical role of nardilysin in glucose-stimulated insulin secretion (2014)
  • Author(s): Nishi E, Nishi K, Ohno M, Saijo S, Chen P, Sakamoto J, Kimura T, Kita T.
  • Organizer: Cold Spring Harbor Meeting (Nuclear Receptors & Diseases)
  • Place of Presentation: Cold Spring Harbor, NY, USA
  • Year and Date: 2014-10-28 – 2014-11-01
  • Invited
• [Presentation] Nardilysin controls heart rate through the regulation of sinus node automaticity (2014)
  • Author(s): Ohno M, Hiraoka Y, Nishi K, Saijo S, Sakamoto J, Chen P, Makiyama T, Kita T, Matsuura H, Kimura T, Nishi E.
  • Organizer: Cold Spring Harbor Meeting (Nuclear Receptors & Diseases)
  • Place of Presentation: Cold Spring Harbor, NY, USA
  • Year and Date: 2014-10-28 – 2014-11-01
• [Presentation] 多機能プロテアーゼによる交感神経系を介した循環動態制御機構 (2014)
  • Author(s): 大野美紀子、西清人、西城さやか、坂本二郎、陳博敏、北徹、木村剛、西英一郎
  • Organizer: Molecular Cardiovascular Conference II
  • Place of Presentation: 神戸
  • Year and Date: 2014-09-05
• [Presentation] ナルディライジンの心肥大、心不全における役割 (2014)
  • Author(s): 坂本二郎、大野美紀子、西清人、西城さやか、陳博敏、木村剛、西英一郎
  • Organizer: 第19回日本病態プロテアーゼ学会学術集会
  • Place of Presentation: 大阪
  • Year and Date: 2014-08-08 – 2014-08-09
• [Presentation] ナルディラインジンはグルコース応答性インスリン分泌を制御する (2014)
  • Author(s): 西清人, 佐藤雄一, 大野美紀子, 平岡義範, 西城さやか, 坂本二郎, 陳博敏, 北徹, 稲垣暢也, 木村剛, 西英一郎.
  • Organizer: 第46回日本動脈硬化学会学術集会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2014-07-10 – 2014-07-11
• [Presentation] ナルディライジンはPGC-1αを制御することで体温恒常性維持機構と適応熱産生を調節する (2014)
  • Author(s): 西城さやか, 平岡義範, 松岡龍彦, 大野 美紀子, 中村和弘, 松村成暢, 西清人, 坂本 二郎, 陳 博敏, 北 徹, 木村 剛, 西 英一郎
  • Organizer: 第46回日本動脈硬化学会学術集会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2014-07-10 – 2014-07-11
• [Presentation] 多機能プロテアーゼによる心拍数制御機構 (2014)
  • Author(s): 大野美紀子、平岡義範、松浦博、西清人、西城さやか、坂本二郎、陳博敏、牧山武、北徹、木村剛、 西英一郎
  • Organizer: 第35回日本循環制御医学会総会
  • Place of Presentation: 福岡
  • Year and Date: 2014-07-04 – 2014-07-05
• [Presentation] ナルディライジンは膵β細胞においてインスリン分泌を制御する (2014)
  • Author(s): 西清人, 佐藤 雄一, 大野美紀子, 平岡義範, 西城さやか, 稲垣 暢也, 西英一郎.
  • Organizer: 第６１回日本生化学会近畿支部例会
  • Place of Presentation: 京都
  • Year and Date: 2014-05-17
• [Presentation] ナルディライジンはPGC-1αを制御することで体温恒常性維持機構と適応熱産生を調節する (2014)
  • Author(s): 西城さやか，平岡義範, 松岡龍彦, 大野美紀子, 西清人, 西英一郎
  • Organizer: 第６１回日本生化学会近畿支部例会
  • Place of Presentation: 京都
  • Year and Date: 2014-05-17
• [Presentation] Nardilysin is a critical regulator of glucose-stimulated insulin secretion (2014)
  • Author(s): Nishi K, Sato Y, Ohno M, Saijyo S, Sakamoto J, Chen P, Inagaki N, Kimura T, Nishi E.
  • Organizer: Keystone Symposia (Emerging concepts and targets in islet biology)
  • Place of Presentation: Keystone, CO, USA
  • Year and Date: 2014-04-08
• [Presentation] 肝細胞癌の発症進展におけるNardilysin (NRDc)の意義の検討 (2014)
  • Author(s): 鳥口 寛、波多野 悦朗、竹本 研二、田邉 和孝、瀬尾智、田浦 康二朗、上本 伸二、西 英一郎
  • Organizer: 第114回日本外科学会定期学術集会
  • Place of Presentation: 京都
  • Year and Date: 2014-04-03 – 2014-04-05