Analysis of Molecular Pathogenesis Caused by Altered Expression of Autism-Susceptibility Gene, NLGN4X.

• Project/Area Number: 17K08778
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Experimental pathology
• Research Institution: Institute for Developmental Research Aichi Developmental Disability Center
• Principal Investigator: 飯尾 明生 愛知県医療療育総合センター発達障害研究所, 細胞病態研究部, 客員研究員 (80344349)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 松木 亨 愛知県医療療育総合センター発達障害研究所, 細胞病態研究部, 主任研究員 (90332329) ; 上田 昌史 愛知県医療療育総合センター発達障害研究所, 細胞病態研究部, リサーチレジデント (90791541)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2024-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2020: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000); Fiscal Year 2019: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000); Fiscal Year 2018: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2017: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
• Keywords: NLGN4X / 自閉症 / エピジェネティックス / CpGメチル化 / iPSC / CEBPδ / MeCP2 / AVP / エピジェネティクス / CEBP / Sp1 / CpG / メチル化 / AKT / 逆鎖NLGN4X / microRNA / lncRNA

Outline of Annual Research Achievements

本研究は、ヒト自閉症原因遺伝子ニューロリギン4X(NLGN4X)について、自閉症での遺伝子発現の変化の有無、その発現の増減を引き起こす非遺伝的背景(エピジェネティックス、環境要因)とそれによって引き起こされる分子病態を明らかにし、自閉症発症のメカニズムの解明や、発現量を指標とした新規診断法、及び発現調節を標的にした治療法の確立とQOLの改善を目的としている。
まずプロモーター領域のメチル化を主体としたエピジェネティックな発現制御機構の解析を行った。ユビキタスな発現抑制メカニズムを調べるため、HepG2細胞のプロモーターCpGメチル化を検討したところ、CGIプロモーター領域は広くメチル化されているのに対し、コアプロモーターはメチル化が弱かった。また、プロモーターに関与する転写因子の活性を調べたところ、コアプロモーターにはCEBPα,β及びδ、Sp1が、CGIプロモーター近傍にはSp1が、プロモーター全般にわたりMeCP2がそれぞれ結合していることがわかった。特に未分化幹細胞や神経分化初期に働くNLGN4XのコアプロモーターにはCEBPδが正に働いていることが確かめられ、非神経細胞への分化過程での各プロモーターのCpGメチル化の増加も確認された。
次にNLGN4Xを介したAVP分泌制御機構の解析を行った。AVP分泌細胞で発現するNLGN4Xリガンドを調べNRXN1αが有意に発現が高いことがわかった。分泌型NRXN1α-Fc及びNLGN4X mimetic peptideをAVP分泌細胞に作用させたところcAMP上昇がみられ、NLGN4X- NRXN1α間の相互作用が確認された。また、細胞内でNLGN4Xと相互作用するタンパク質を免疫沈降法によりスクリーニングしたところ、AP4M1やCAPS2の他にSNAP25、Syntaxin1A、Syntaxin4、LAMP2が同定された。

Research Products

• [Journal Article] Unveiling the vitamin E profile in rice bran extracellular vesicles: evaluation of extraction and preparation methods (2024)
  • Author(s): Takasu Soo、Watanabe Risa、Sugito Nobuhiko、Morikawa Kohei、Iio Akio、Esaka Yukihiro、Akao Yukihiro
  • Journal Title: Analytical Sciences Volume: 40 Issue: 5 Pages: 935-941
  • DOI: 10.1007/s44211-024-00550-6
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] The distribution of neuroligin4, an autism-related postsynaptic molecule, in the human brain (2023)
  • Author(s): Toya Akie, Fukada Masahide, Aoki Eiko , Matsuki Tohru, Ueda Masashi, Eda Shima, Hashizume Yoshio , Iio Akio, Masaki Shigeo, Nakayama Atsuo
  • Journal Title: Molecular Brain Volume: 16 Issue: 1 Pages: 20-20
  • DOI: 10.1186/s13041-023-00999-y
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] STK25 and MST3 Have Overlapping Roles to Regulate Rho GTPases during Cortical Development (2021)
  • Author(s): Matsuki Tohru、Iio Akio、Ueda Masashi、Tsuneura Yumi、Howell Brian W.、Nakayama Atsuo
  • Journal Title: The Journal of Neuroscience Volume: 41 Issue: 43 Pages: 8887-8903
  • DOI: 10.1523/jneurosci.0523-21.2021
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Knockdown of Son, a Mouse Homologue of the ZTTK Syndrome Gene, Causes Neuronal Migration Defects and Dendritic Spine Abnormalities (2020)
  • Author(s): Masashi Ueda, Tohru Matsuki, Masahide Fukada, Shima Eda, Akie Toya, Akio Iio, Hidenori Tabata, Atsuo Nakayama
  • Journal Title: Molecular Brain Volume: 13 Issue: 1 Pages: 80-80
  • DOI: 10.1186/s13041-020-00622-4
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] 穀物類由来エクソソームのCZE挙動とCZEによる精製の検討 (2024)
  • Author(s): 鈴木遥香、高須蒼生、飯尾明生、守川耕平、江坂幸宏
  • Organizer: 第４３回キャピラリー電気泳動シンポジウム
• [Presentation] Development of Quantitative and Qualitative Analytical Methods for Chorionic Gonadotropin in the Common Marmoset: Focusing on "Dual Checker", Simple and Practical Immunochromatographic Test Kit for Early Diagnosis of Pregnancy (2023)
  • Author(s): T. Soga, A. Iio, M, Hatakeyama, J. Aoki, K, Kishimoto E, Sasaki A. Takakura, M. Ito, Y. Akao, S. Habu, K. Fukasawa
  • Organizer: The 4th Marmoset Bioscience Symposium
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] コモンマーモセットにおける絨毛性ゴナドトロピン (CG)の定量及び定性分析系の開発ー主としてマーモセットCG検出用イムノクロマト試薬Dual Checkerについてー (2023)
  • Author(s): 曽我拓馬, 飯尾明生, 畠山雅彦, 青木仁星, 赤尾幸博, 岸本恵子, 佐々木えりか, 高倉彰, 伊藤守, 垣生園子, 深澤一正
  • Organizer: 第31回サル疾病ワークショップ
• [Presentation] コモンマーモセットにおける早期妊娠診断のためCG定量及び定性分析系の開発 (2023)
  • Author(s): 曽我拓馬、畠山雅彦、飯尾明生、青木仁星、岸本恵子、佐々木えりか、高倉彰、伊藤守、垣生園子、深澤一正
  • Organizer: 第12回日本マーモセット研究会大会
• [Presentation] マーモセット妊娠診断のための抗CG抗体の開発とELISA構築 (2022)
  • Author(s): 飯尾明生、畠山雅彦、曽我拓馬、青木仁星、深澤一正、赤尾幸博、伊藤守、高倉彰、佐々木えりか、垣生園子
  • Organizer: 第11回日本マーモセット研究会大会
• [Presentation] Stk25とMST3による大脳皮質形成制御機構 (2019)
  • Author(s): 松木亨、飯尾明生、上田昌史、戸谷明恵、中山敦雄
  • Organizer: NEURO2019 第42回日本神経科学大会
• [Presentation] Stk25 and MST3 act on neuronal polarization and migration in a compensation manner. (2018)
  • Author(s): 松木亨、飯尾明生、上田昌史、戸谷 明恵、中山敦雄
  • Organizer: 日本神経科学会
• [Presentation] Stk25欠損マウスの発達において発達においてMST3が果たす代償的役割 (2017)
  • Author(s): 松木亨、飯尾明生、中山敦雄
  • Organizer: 日本組織培養学会第90回大会
• [Presentation] Stk25 and MST3 act on neuronal polarization, migration, and cardiovascular development (2017)
  • Author(s): 松木亨、飯尾明生、上田昌史、戸谷明恵、中山敦雄
  • Organizer: 平成29年度「先端モデル動物支援」成果発表会
• [Remarks] 細胞病態研究部門
  • URL: https://www.pref.aichi.jp/addc/eachfacility/hattatsu/department/index.html
• [Remarks] 令和４年度年報
  • URL: https://www.pref.aichi.jp/addc/pdf/event/R04Nenpo.pdf
• [Remarks] 令和３年度年報
  • URL: https://www.pref.aichi.jp/addc/pdf/event/R03Nenpo.pdf
• [Remarks] 愛知県医療療育総合センター発達障害研究所 細胞病態研究部門
  • URL: https://www.pref.aichi.jp/addc/eachfacility/hattatsu/department/index.html
• [Remarks] 愛知県医療療育総合センター発達障害研究所 細胞病態研究部門
  • URL: https://www.pref.aichi.jp/addc/eachfacility/hattatsu/department/index.html
• [Remarks] 愛知県心身障害者コロニー 発達障害研究所 発生障害学部
  • URL: http://www.inst-hsc.jp/d-embryology/index.html