赤血球膜蛋白P4.2の正常と病態における遺伝子発現制御と病態機序の研究

• 研究課題/領域番号: 09670164
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 病態医化学
• 研究機関: 川崎医科大学
• 研究代表者: 神崎 暁郎 川崎医科大学, 医学部, 講師 (40148698)
• 研究分担者: 和田 秀穂 川崎医科大学, 医学部, 講師 (70191830) ; 山田 治 川崎医科大学, 医学部, 助教授 (50104790) ; 八幡 義人 川崎医科大学, 医学部, 教授 (70069011) ; 矢田 健一郎 川崎医科大学, 医学部, 助手 (20299184)
• 研究期間 (年度): 1997 – 1998
• 研究課題ステータス: 完了 (1998年度)
• 配分額: 3,100千円 (直接経費: 3,100千円); 1998年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円); 1997年度: 2,100千円 (直接経費: 2,100千円)
• キーワード: Protein 4.2 gene / Isoform / Protein 4.2 deficiency / Erythroblast / Band 3 gene / Red cell membrane protein / Protein expression / 遺伝子解析

研究概要

1) Protein4.2(P4.2)異常症
遺伝性溶血性貧血200例の赤血球膜蛋白について解析した結果、P4.2異常症は量的異常と質的異常に分けられ、さらに前者は部分欠損型と完全欠損型に分類された。推定される病因遺伝子P4.2とband3(B3)について遺伝子解析を行い以下の成績が得られた。
量的異常;部分欠損型:表現型として大半はhereditary spherocytosis(HS)であることが判明した。その病因遺伝子の一部はP4.2の結合蛋白であるB3であることが遺伝子解析から判明し、以下にその11種の変異を示す。G13OR,codon56,1nt.del.,codon112-113,2nt.del.,codon183,1nt.ins.,G455R,G714R,R760W,R760Q,R808H,T837R,T837M。完全欠損型:その表現型はいずれもP4.2遺伝子異常であり、かつ、ホモ接合体であることが判明した。その変異で最も頻度が高いのはNippon type(A142T)であった。質的異常;異常蛋白発現型:P4.2遺伝子異常のR488H(ヘテロ接合体)であることが判明した(P4.2 doublet Nagano)。
2) P4.2蛋白および遺伝子発現
ヒト赤芽球においてP4.2は他の主要膜蛋白に比べ最も発現が遅く、orthochromatic erythroblast(Ebl)の段階で初めて蛋白として発現することが、Western blot法、flow cytometry法、蛍光抗体法によって判明した。一方、mRNAの発現はearly Eblから検出され、成熟するに従い7種のisoformが発現することがSouthern blot法によって判明した。各isoformはP4.2のexon 1,3,5のsplicingによって生ずることが判明した。
3) B3とP4.2の遺伝子発現調節
Promoter領域のCpG siteにおけるmethylation:正常対照とP4.2欠損症例について検討し、以下の成績が得られた。正常では両遺伝子ともCpG siteはほぼ完全にメチル化されていることが判明した。P4.2欠損症例では特徴的にB3の3個所のCpG siteが非メチル化であることが判明した。この成績はB3の遺伝子発現調節異常がP4.2発現に間接的に影響を与えている可能性を示唆すると考えられた。

研究成果

• [文献書誌] Kanzaki, A.: "Absence of protein 4.2 with partial deficiency of band 3 in hereditary spherocytosis : Compound heterozygosity for band 3 Okinawa and band 3 Fukuoka." Brit. J. Haematol.99. 522-530 (1997)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Yawata, A.: "A markedly disrupted skeletal network with abnormally distributed intramembrane particles in complete protein 4.1 deficient red blood cells(allele 4.1 Madrid) : Implications regarding a critical role of protein 4.1 in maintenanmce of the integrity of the red cell membrane." Blood. 90・6. 2471-2481 (1997)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Kanzaki, A.: "Molecular and genetic characteristics in Japanese patients with hereditary spherocytosis : frequent band 3 mutations and rarer ankyrin mutations." Blood. 90・10 Suppl 2 6b. (1997)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Yawata, Y.: "The methylation state of the genomic DNA of red cell membrane protein(protein 4.2, band 3, and β-spectrin)during erythroid differentiation." Blood. 90・10 Suppl 2 8b. (1997)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Yawata, A.: "Quantitative electron microscopy demonstrates an excellent correlation with the extent of truncation of C-terminal region of human erythroid β-spectrins by exon skipping." Blood. 90・10 Suppl 2 8b. (1997)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Yawata, Y.: "Hereditary xerocytosis is a phenotypically diffrent entity from hereditary high red cell membrane phosphatidylcholine hemolytic anemia." Blood. 90・10 Suppl 1 5a. (1997)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Yawata, Y.: "Phenotypic expression in hereditary spherocytosis aggravated by combined band 3 mutations(G714R, K56E & P854L/G 130R)." Brit. J. Haematol.102. 303 (1998)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Inoue, T.: "Homozygous missense mutation(band 3 Fukuoka : G130R) : a mild from of hereditary spherocytosis with near-nomal band 3 content and minimal changes of membrane ultrastructure despite moderarte protein 4.2 deficiency." Brit. J. Haematol.102. 932-939 (1998)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Yawata, Y.: "Lack of site-specific methyation pattems of the genomic DNA of red cell membrane band 3 gene in three independent families with total deficiency of protein 4.2(the Nippon type, P4.2 Komatsu and P4.2 Shiga)." Blood. 92・10 Suppl1 10b. (1998)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Yawata, A.: "Pathogenesis of the disrupted cytoskeletal network in hereditary spherocytosis with ankynin Marburg : Abnomal confomation of ankynin molecules associated with decreased amount of spectrins and ankyrins." Blood. 92・10 Suppl1 10b. (1998)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Wada, H.: "Late expression of red cell membrane protein 4.2 in normal human erythroid maturation with seven isoforms of the protein 4.2 gene." Exp. Hematol.27. 54-62 (1999)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] 神崎暁郎: "Ankyrin異常症" 血液症候群I. 213-218 (1998)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] 賀来万由美: "高分子型protein 4.1異常症" 血液症候群I. 223-226 (1998)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] 神崎暁郎: "遺伝性高赤血球膜ホスファチジルコリン溶血性貧血" 血液症候群I. 255-259 (1998)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] 神崎暁郎: "ノックアウトマウス・データブック" 中山書店、東京, 2 (1997)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] 八幡義人: "治療薬ガイド'98" 文光堂、東京, 6 (1997)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] 八幡義人: "専門医のための血液学レビュー'98-'99" 9 (1998)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] 八幡義人: "赤血球" 医学書院、東京, 17 (1998)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] 八幡義人: "Annual Review血液1999" 中外医学社、東京, 10 (1998)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Kanzaki, A., Hayette, S., Morle, L., Inoue, F., Matsuyama, R., Inoue, T., Yawata, A., Wada, H., Vallier, A., Alloisio, N., Yawata, Y., Delaunay, J.: "Absence of protein 4.2 with partial deficiency of band 3 in hereditary spherocytosis : Compound heterozygosity for band 3 Okinawa and band 3 Fukuoka." Brit.J.Haematol.99. 522-530 (1997)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Yawata, A., Kanzaki, A., Gilsanz, F., Delaunay, A., Yawata, Y.: "A markedly disrupted skeletal network with abnormally distributed intramembrane particles in complete protein 4.1 deficient red blood cells (allele 4.1 Madrid) : Implications regarding a critical role of protein 4.1 in maintenance of the integrity of the red cell membrane." Blood. 90-6. 2471-2481 (1997)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Kanzaki, A., Takezono, M., Kaku, M., Yawata, A., Ozcan, R., Kugler, W., Eber, S., Yawata, Y.: "Molecular and genetic characteristics in Japanese patients with hereditary spherocytosis : frequent band 3 mutations and rarer ankyrin mutations." Blood. 90-10, Suppl 2-6b. (1997)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Yawata, Y., Zeschnigk, M., Remus, R., Doerfler, W., Wada, H., Takezono, M., Kaku, M., Kanzaki, A., Yata, K., Sugirara, T., Yamada, O., Yawata, A.: "The methylation state of the genomic DNA of red cell membrane protein (protein 4.2, band 3, and beta-spectrin) during erythroid differentiation." Blood. 90-10, Suppl 2-8b. (1997)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Yawata, A., kanzaki, A., Yawata, Y., Kaku, M., Takezono, M.: "Quantitative electron microscopy demonstrates an excellent correlation with the extent of truncation of C-terminal region of human erythroid beta-spectrins by exon skipping." Blood. 90-10, Suppl 1-5a. (1997)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Yawata, Y., Yawata, A., Kanzaki, A., Kaku, M., Takezono, M., Inoue, T., Okamoto, N.: "Phenotypic expression in hereditary spherocytosis aggravated by combined band 3 mutations (G714R,K56E & P854L/G130R)." Brit.J.Haematol.102. 303 (1998)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Inoue, T., kanzaki, A., Kaku, M., Yawata, A., Takezono, M., Okamoto, N.Wada, H., Sugihara, T., Yamada, O., Katayama, Y., Nagata, N., Yawata, Y.: "Homozygous missense mutation (band 3 Fukuoka : G130R) : a mild form of hereditary spherocytosis with near-normal band 3 content and minimal changes of membrane ultrastructure despite moderate protein 4.2 deficiency." Brit.J.Haematol.102. 932-939 (1998)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Yawata, Y., Remus, R., Zeschnigk, M., Zuther, I., Doerfler, W., Wada, H., Takezono, M., Kaku, M., Kanzaki, A., Yawata, A.: "Lack of site-specific methylation patterns of the genomic DNA of red cell membrane band 3 gene in three independent families with total deficiency of protein 4.2 (the Nippon type, P4.2 Komatsu and P4.2 Shiga)." Blood. 92-10, Suppl 1-10b. (1998)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Yawata, A., Kanzaki, A., Yawata, Y., Eber, S.W., Ozcan, R., Kugler, W., Kaku, M., Takezono, M.: "Pathogenesis of the disrupted cytoskeletal network in hereditary spherocytosis with ankyrin Marburg : Abnormal conformation of ankyrin molecules associated with decreased amount of spectrins and ankyrins." Blood. 92-10, Suppl 1-10b. (1998)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Wada, H., Kanzaki, A., Yawata, A., Inoue, T.Kaku, M., Takezono, M., Sugihara, T., Yamada, O., Yawata, Y.: "Late expression of red cell membrane protein 4.2 in normal human erythroid maturation with seven isoforms of the protein 4.2 gene." Exp.Hematol. 27. 54-62 (1999)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Yawata,Y.: "Phenotypic expression in hereditary spherocytosis aggravated by combined band 3 mutations(G714R.K56E & P854L/G130R)." Brit.J.Haematol.102. 303 (1998)
• [文献書誌] Inoue,T.: "Homozygous missense mutation (band 3 Fukuoka:G130R):a mild form of hereditary spherocytosis with near-normal band 3 bontent and minimal changes of membrane ultrastructure despite moderate protein 4.2 deficiency." Brit.J.Haematol.102. 932-939 (1998)
• [文献書誌] Yawata,Y.: "Lack of site-specific methylation pattems of the genomic DNA of red cell membrane band 3 gene in three independent families with fotal deficiency of protein 4.2(the Nippon type,P4.2 Komatsu and P4.2 Shiga)." Blood. 92・10. Suppl 1 10b (1998)
• [文献書誌] Yawada,A.: "Pathogenesis of the disrupted cytoskeietal network in hereditary spherocytosis with ankyrin Marburg: Abnormal conformation of ankyrin mioiecutes associated with decreased amount of spectrins and ankyrins." Blood. 92・10. Suppl 1 10b (1998)
• [文献書誌] Wada,H.: "Late expression of red cell membrane protein 4.2 in normal human erythroid maturation with seven isoforms of the protein 4.2 gene." Exp.Hematol.27. 54-62 (1999)
• [文献書誌] 神崎 暁郎: "Ankyrin異常症" 血液症候群 I. 213-218 (1998)
• [文献書誌] 賀来万由美: "高分子型protein 4.1異常症" 血液症候群 I. 67. 223-226 (1998)
• [文献書誌] 神崎暁郎: "遺伝性高赤血球膜ホスファチジルコリン溶血性貧血" 血液症候群I. 255-259 (1998)
• [文献書誌] 八幡義人: "専門医のための血液レビュー'98-'99" 総合医学社、東京, 9 (1998)
• [文献書誌] 八幡義人: "赤血球" 医学書院、東京, 17 (1998)
• [文献書誌] 八幡義人: "Annual Review血液1999" 中外医学社、東京, 10 (1998)
• [文献書誌] Akio Kanzaki: "Total absence of protein 4.2 and partial deficiency of band 3 in hereditary spherocytosis" British Journal of Haematology. 99. 522-530 (1997)
• [文献書誌] Ayumi Yawata: "A Markedly Disrupted Skeletal Network With Abnormally Distributed Intramembrane Particles in Complete Protein 4.1-Deficient Red Blood Cells(Allele 4.1 Madrid):Implication Regarding a Critical Role of Protein 4.1 in Maintenance of the Integrity of the Red Blood Cell Membrane" Blood. 90・6. 2471-2481 (1997)
• [文献書誌] Akio Kanzaki: "Molecular and genetic characteristics in Japanese patients with hereditary spherocytosis: Frequent band 3 mutations and rarer ankvrin mutations" Blood. 90・10. Suppl2 6b (1997)
• [文献書誌] Yoshihito Yawata: "The methylation state of the genomic DNA of red cell membrane protein(protein4.2,band 3,and β-spectrin)during erythroid differentiation" Blood. 90・10. Suppl2 5a (1997)
• [文献書誌] Ayumi Yawata: "Quantitative electron microscopy demonstrates and excellent correlation with the extent of truncation of C-terminal region of human erythroid β-spectrins by exon skipping" Blood. 90・10. Suppl2 8b (1997)
• [文献書誌] Yoshihito Yawata: "Hereditary xerocytosis is a phenotypically different entity from hereditary high red cell membrane phosphatidylcholine hemolytic enemia" Blood. 90・10. Suppl2 8b (1997)
• [文献書誌] Akio Kanzaki: "Late expression of red cell membrane protein 4.2 in normal human eryghroid maturation with five isoforms of the protein 4.2 gene" Experimental Hematology. (in press). (1998)
• [文献書誌] 神崎暁郎: "ノックアウトマウス・データブック" 中山書店、東京, 2 (1997)
• [文献書誌] 八幡義人: "治療薬ガイド‘98" 文光堂、東京, 6 (1998)