BRINPファミリータンパク質の神経系における生理機能と病態における役割の解明

• 研究課題/領域番号: 14658197
• 研究種目: 萌芽研究
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 機能生物化学
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 松岡 一郎 北海道大学, 大学院・薬学研究科, 助教授 (40157269)
• 研究期間 (年度): 2002 – 2003
• 研究課題ステータス: 完了 (2003年度)
• 配分額: 3,800千円 (直接経費: 3,800千円); 2003年度: 1,400千円 (直接経費: 1,400千円); 2002年度: 2,400千円 (直接経費: 2,400千円)
• キーワード: 骨形成因子 / レチノイン酸 / 神経分化 / BRINPファミリー / 交感神経細胞 / 細胞増殖抑制 / 遺伝子ノックアウト / 神経系特異的遺伝子

研究概要

我々が発見した神経特異的新規遺伝子BRINPファミリーは,交感神経細胞の分化過程でTrkCと共に誘導されるBRINP1とこれに類似する2種類のタンパク質からなる.いずれのBRINPも細胞増殖抑制能を有する.さらに神経活動の昂進によってもBRINP1の発現が誘導されるため,神経回路形成や脳の高次機能における生理的役割が推定される.本研究の目的は,BRINPファミリーの生理機能を解明することと種々の病態における役割を解明することである.本年度は,BRINP1およびTrkC遺伝子の転写調節機構に注目して研究し,以下の成果を得た:
1)BRINP1およびTrkC遺伝子のプロモーター活性を解析したところ,NRSF (Neuron restrictive silencing factor)が結合して非神経細胞特異的に発現を抑制する配列NRSE (Neuron restrictive silencing element)が,BRINP1とTrkC双方の発現調節に寄与していることを明らかにした.さらにBRINP1やTrkCと同様にBMP2/RAで発現が誘導されるSynaptophysin遺伝子もNRSEを有すること等から,BMP2/RAによる交感神経細胞の分化にはNRSEが関与している可能性が見いだされた.
2)悪性度の高い脳腫瘍の1種である髄芽種より得られたDaoy細胞において,この細胞の腫瘍化の重要な因子であるNRSFの異常な活性がBRINP1の発現を抑制していることを明らかにした.これらの結果より,髄芽腫におけるNRSFの異常な活性がBRINP1の発現抑制を引き起こし,細胞周期抑制が解除されて腫瘍化が起こる可能性を示唆した.
3)交感神経節の発達過程における遺伝子発現を解析したところ,NRSFの機能を阻害するNRSFのスプライスバリアント,REST4の発現パターンとBRINP1,TrkCの発現パターンは相関性が高かった.初代培養下の交感神経細胞において,BMP2とRAはREST4の発現を強く誘導することを明らかにした.これらの結果より交感神経の初期分化においては,BMP2とRAが,REST4を誘導してNRSFの機能を阻害することにより神経特異的遺伝子の発現を誘導することが明らかになった.

研究成果

• [文献書誌] KINAMERI, E., MATSUOKA, I.: "Autocrine action of BMP regulates GDNF expression in Schwann cells."Mol.Brain Res.. 117. 221-227 (2003)
• [文献書誌] MITSUI, T., KAKIZAKI, H., TANAKA, H., SHIBATA, T., MATSUOKA, I., KOYANAGI, T.: "Immortalized neural stem cells transplanted into the injured spinal cord promote a recovery of voiding function in the rat."J.Urol.. 170. 1421-1425 (2003)
• [文献書誌] NAKATANI, T., MATSUOKA, I.: "Multiple mechanisms regulate neural specific expression of BRINP genes."Mol.Brain Res.. (印刷中). (2004)
• [文献書誌] NAKATANI, T., MATSUOKA, I.: "Molecular mechanisms regulating cell type specific expression of BRINP1 (BMP/RA Inducible Neural- specific Protein-1) : Roles of NRSF/REST and DNA methylation."Society for Neuroscience 2003. (CD-ROM). Prog.No.350.6 (2003)
• [文献書誌] KIKUCHI, S., NAKAMURA, T., MORI, N., MATSUOKA, I.: "Responsiveness of embryonic striatal neurons to bone morphogenetic protein and neurotrophic factors."Neurochem Res.. 28. 1136 (2003)
• [文献書誌] TODA, F., UENO, S., MORI, T., NAKATANI, T., MATSUOKA, I.: "Identification of a novel neural-specific protein family, BRINP."Neurochem.Res.. 28. 1127 (2003)
• [文献書誌] MATSUOKA, I., NAKATANI, T., Toda, F., Ueno, T., Mori, T.: "Identification and characterization of a novel neural-specific protein family, BRINP"Abst. Soc. Neurosci.. 32(online edition). (2002)
• [文献書誌] Mitsui T, Kakizaki H, Shibata T, Tanaka H, Matsuoka I, Koyanagi T: "Transplanted immortalized neural stem cells into injured spinal cord promote recovery of urinary bladder function in rats"Neurourology and Urodynamics. 21. 403-404 (2002)
• [文献書誌] KAMIYA, H., FUJIMURA, Y., MATSUOKA, I., HARASHIMA, H.: "Visualization of intracellular trafficking of exogenous DNA delivered by cationic liposomes"Biochem. Biophys. Res. Commun.. 8. 591-597 (2002)