広汎性発達障害モデルマウスを用いた発症メカニズムの解明

2011 Fiscal Year Annual Research Report

• Project Area: Generation of synapse-neurocircuit pathology
• Project/Area Number: 23110524
• Research Institution: Gunma University
• Principal Investigator: 定方 哲史 群馬大学, 先端科学研究指導者育成ユニット, 助教 (90391961)
• Keywords: 自閉症 / BDNF / 分泌 / CAPS2

Research Abstract

南閉癒モデルマウスであるCAPS2 exon3スキップマウスを作製し、解析を行った。このマウスの行動解析により、新奇環境への適応不全、社会性行動の異常、母性行動の低下、サーカディアンリズムの消失といった、自閉症様形質が明らかになった。さらにこのマウスの解剖単的解析により、BDNFやクロモグラニンのトラフィッキングの異常やゴルジ体の形態異常が示された。電気生理学的解析においては、paired-pulse facilitationに異常が見られた。以上より、このマウスは自閉症モデルマウスとして有用であることが示された,
CAPS2タンパク質が有芯小胞分泌のどのステップに関与するかを詳細に検討した。その結果、以下のことが分かってきた。
(1)CAPS2タンパク質はPHドメインを介してゴルジ体膜に結合し、その結合性はC2ドメインによって制御されている。
(2)CAPS2タンパク質はGDP結合型のクラスII ARFタンパク質(ARF4,ARF5)のN末端に結合する。
(3)CAPS2とARFの結合をブロックした場合、有芯小胞マーカータンパク質であるクロモグラニンはゴルジ体に集積する。
(4)岡様のクロモグラニン集積はCAPS2およびARFをノックダウンした場合にも起こる。
(5)CAPS2をノックアウトした場合、神経細胞のゴルジ体の形態が異常になる。
以上より、CAPS2タンパク質が有芯小胞のトラフィッキングに関与するメカニズムが分かってきた。
以上の結果は、FEBS Journal.279(3),p384-394(2012)にて報告した。

Current Status of Research Progress

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

Reason

CAPS2 exon3スキップマウスの解析もほぼ終了し、論文発表に向けて葡実に前進している。

Strategy for Future Research Activity

CAPS2 exon3スキップマウスの続報として、小脳での解析を進めている。自閉症患者においては小脳の剖検例が報告されているが、CAPS2 exon3スキップマウスも同様の小脳の畏常な形質を示しており、より詳細に解析を行うことで自閉症の小脳異常に関する重要な知見が得られるものと考える。
CAPS2の働きに関しては質量分析により結合タンパク質を同定し、有芯小胞マーカータンパク質の命子イメージングにより神経ネットワーク内での役割を明らかにすることを計画しており、現在固定された候補タンパク質に関して解析を進めている。これらの結合が明らかになれば、有芯小胞トラフィッキングの分子メカニズムがさらに解明されると考えている。

Research Products

• [Journal Article] Calcium-dependent activator protein for secretion 2 (CAPS2) interacts with the class II ARF small GTPases and regulates dense-core vesicle trafficking (2012)
  • Author(s): Sadakata T, Sekine Y, Oka M, Itakura M, Takahashi M, Furuichi T
  • Journal Title: FEBS Journal Volume: 279 Pages: 384-394
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Phase advance of the light-dark cycle perturbs diurnal rhythms of brain-derived neurotrophic factor and neurotrophin-3 levels, which reduces synaptophysin-positive presynaptic terminals in the cortex of juvenile rats (2011)
  • Author(s): Hamatake M, Miyazaki N, Sudo K, Matsuda M, Sadakata T, Furuya A, Ichisaka S, Hata Y, Nakagawa C, Nagata K, Furuichi T, Katoh-Semba R
  • Journal Title: Journal of Biological Chemistry Volume: 286 Pages: 21478-21487
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Systematizing and cloning of genes involved in the cerebellar cortex circuit development (2011)
  • Author(s): Furuchi T, Shiraishi Y, Sato A, Sadakata T, Huang J, Shinoda Y, Hayashi K, Mishima Y, Tomomura M, Yoshikawa F
  • Journal Title: Neurochemical Research Volume: 36 Pages: 1241-1262
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Calcium-dependent activator protein for secretion 2 (CAPS2) promotes BDNF secretion and is critical for the development of GABAergic interneuron network (2011)
  • Author(s): Shinoda Y, Sadakata T, Nakao K, Katoh-Semba R, Kinameri E, Furuya A, Yanagawa Y, Hirase H, Furuichi T
  • Journal Title: Proceedings of the National Academy of Sciences Volume: 108 Pages: 373-378
  • Peer Reviewed
• [Presentation] CAPS2 protein, dense-core vesicle trafficking and autism (2011)
  • Author(s): Tetsushi Sadakata
  • Organizer: The 10th JBS Biofrontier Symposium
  • Place of Presentation: 福岡
  • Year and Date: 2011-11-15
• [Presentation] CAPS2のsplicing異常と自閉症 (2011)
  • Author(s): 定方哲史
  • Organizer: 包括型脳科学研究推進支援ネットワーク・夏のワークショップ
  • Place of Presentation: 神戸
  • Year and Date: 2011-08-22
• [Book] 実験医学 (2012)
  • Author(s): 篠田陽、定方哲史、三島百合子、古市貞一
  • Total Pages: 236-241
  • Publisher: 羊土社
• [Book] 医学のあゆみ (2011)
  • Author(s): 定方哲史、古市貞一
  • Total Pages: 701-707
  • Publisher: 医歯薬出版株式会社
• [Book] 自閉症支援のすべて (2011)
  • Author(s): 定方哲史
  • Total Pages: 206-207
  • Publisher: 日本文化科学社
• [Remarks]
  • URL: http://asrldu.dept.med.gunma-u.ac.jp/tsadakata/tetsushi_sadakata.html