心筋細胞分化の分子機序

• 研究課題/領域番号: 15209025
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 循環器内科学
• 研究機関: 千葉大学
• 研究代表者: 小室 一成 千葉大学, 大学院・医学研究院, 教授 (30260483)
• 研究分担者: 永井 敏雄 千葉大学, 医学部附属病院, 講師 (00334194) ; 高野 博之 千葉大学, 大学院・医学研究院, 助手 (60334190) ; 南野 徹 千葉大学, 医学部附属病院, 助手 (90328063)
• 研究期間 (年度): 2003 – 2004
• 研究課題ステータス: 完了 (2004年度)
• 配分額: 46,280千円 (直接経費: 35,600千円、間接経費: 10,680千円); 2004年度: 19,240千円 (直接経費: 14,800千円、間接経費: 4,440千円); 2003年度: 27,040千円 (直接経費: 20,800千円、間接経費: 6,240千円)
• キーワード: 心臓発生 / 転写制御 / Csx / Nkx2-5 / LIMタンパク / ジンクフィンガー / P19C16細胞 / リン酸化酵素 / ノックアウトマウス / Kruppel-associated box / 転写因子 / タンパク質間相互作用 / 核外移行シグナル / P19CL6細胞

研究概要

酵母細胞を用いたtwo-hybrid system法により心筋特異的転写因子Csx/Nkx2-5と相互作用する分子として、新規LIMタンパクCal((CSX-associated LIM protein)とジンクフィンガータンパクZim1を同定した。CalはLIMドメインを介してCsx/Nkx2-5のホメオドメイン相互作用することにより、協調的にCsx/Nkx2-5による標的遺伝子の転写を活性化した。また、Calには核外移行シグナル(nuclear export signal : NES)が存在し、通常CalはNESにより細胞質に局在しているが、細胞内カルシウム濃度を上昇させるような刺激により核内へとその局在を変える。NESを欠損し核内に局在するCal変異体(Cal-ΔNES)は野生型のCalよりも、Csx/Nkx2-5との協調的な転写活性化が強く、さらにCal-ΔNESを恒常的に発現するP19C16細胞は通常のP19CL6細胞よりも高率に心筋細胞に分化した。それに対して、Zim1はジンクフィンガードメインを介してCsx/Nkx2-5のN末およびホメオドメインと相互作用することにより、Csx/Nkx2-5による標的遺伝子の転写を抑制する。また、Zim1を一過性に強制発現させたP19C16細胞は通常のP19CL6細胞よりも心筋細胞への分化が抑制された。以上より、CalのようなコアクチベーターやZim1のようなコリプレッサーによって、Csx/Nkx2-5による転写活性は心筋発生において精密に調節していると考えられた。また、心筋細胞への分化段階の早期に発現し、P19CL6細胞の心筋細胞分化を促進するリン酸化酵素Midoriの発生における機能解析のために、マウス胚性幹細胞を用いたジーンターゲティングを行った。相同変異体2クローンが得られ、現在はF1マウスを作成中である。

研究成果

• [雑誌論文] G-CSF prevents cardiac Remodeling after myocardial infarction by activating JaK/Stat in cardiomyocytes. (2005)
  • 著者名/発表者名: Harada M
  • 雑誌名: Nat Med 11 ページ: 305-311
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] G-CSF prevents cardiac Remodeling after myocardial infarction by activating Jak/Stat in cardiomyocytes. (2005)
  • 著者名/発表者名: Harada, M., Qin, Y., Takano, H., Minamino, T., Zou, Y., Toko, H., Ohtsuka, M., Matsuura, K., Sano, M., Nishi, J., Akazawa, H., Kunieda, T., Zhu, W., Hasegawa, H., Kunisada, K., Nagai, T., Nakaya, H., Yamauchi-Takihara, K., Komuro, I.
  • 雑誌名: Nat Med 11 ページ: 305-311
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] G-CSF prevents cardiac Remodeling after myocardial infarction by activating Jak/Stat in cardiomyocytes. (2005)
  • 著者名/発表者名: Harada M
  • 雑誌名: Nat Med 11 ページ: 305-311
• [雑誌論文] Akt negatively regulates the in vitro lifespan of human endothelial cells via a p53/p21-dependent pathway. (2004)
  • 著者名/発表者名: Miyauchi H
  • 雑誌名: EMBO J 23 ページ: 212-220
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] A novel LIM protein Cal promotes cardiac differentiation by association with CSX/NKX2-5. (2004)
  • 著者名/発表者名: Akazawa H
  • 雑誌名: J Cell Biol 164 ページ: 395-405
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Cardiomyocytes fuse with surrounding non-cardiomyocyres and re-enter the cell cycle. (2004)
  • 著者名/発表者名: Matsuura K
  • 雑誌名: J Cell Biol 167 ページ: 351-363
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Salt-sensitive hypertension is triggered by Ca(2+) entry via Na(+)/Ca(2+) exchanger type-1 in vascular smooth muscle. (2004)
  • 著者名/発表者名: Iwamoto T
  • 雑誌名: Nat Med 10 ページ: 1193-1199
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Akt negatively regulates the in vitro lifespan of human endothelial cells via a p53/p21-dependent pathway. (2004)
  • 著者名/発表者名: Miyauchi, H., Minamino, T., Tateno, K., Kunieda, T., Toko, H., Komuro, I.
  • 雑誌名: EMBO J 23 ページ: 212-220
  • NAID: 40006752042
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] A novel LIM protein Cal promotes cardiac differentiation by association with CSX/NKX2-5. (2004)
  • 著者名/発表者名: Akazawa, H., Kudoh, S., Mochizuki, N., Takekoshi, N., Takano, H., Nagai, T., Komuro, I.
  • 雑誌名: J Cell Biol 164 ページ: 395-405
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Cardiomyocytes fuse with surrounding non-cardiomyocyres and re-enter the cell cycle. (2004)
  • 著者名/発表者名: Matsuura, K., Wada, H., Nagai, T., Iijima, Y., Minmino, T., Sano, M., Akazawa, H., Molkentin J.D, Kasanuki, H., Komuro, I.
  • 雑誌名: J Cell Biol 167 ページ: 351-363
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Salt-sensitive hypertension is triggered by Ca(2+) entry via Na(+)/Ca(2+) exchanger type-1 in vascular smooth muscle. (2004)
  • 著者名/発表者名: Iwamoto, T., Kita, S., Zhang, J., Blaustein, M.P., Arai, Y., Yoshida, S., Wakimoto, K., Komuro, I., Katsuragi, T.
  • 雑誌名: Nat Med 10 ページ: 1193-1199
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Adult cardiac Sca-1 positive cells differentiate into beating cardiomyocytes. (2004)
  • 著者名/発表者名: Matsuura H
  • 雑誌名: J Biol Chem 279 ページ: 11384-11391
• [雑誌論文] Cardiomyocytes fuse with surrounding non-cardiomyocyres and re-enter the cell cycle. (2004)
  • 著者名/発表者名: Matsuura H
  • 雑誌名: J Cell Biol 167 ページ: 351-363
• [雑誌論文] Sox6 regulation of cardiac myocyte development. (2003)
  • 著者名/発表者名: Cohen-Barak, O
  • 雑誌名: Nucleic Acids Res 31 ページ: 5941-5948
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Sox6 regulation of cardiac myocyte development. (2003)
  • 著者名/発表者名: Cohen-Barak, O., Yi, Z., Hagiwara, N., Monzen, K., Komuro, I., Brilliant, M.H.
  • 雑誌名: Nucleic Acids Res 31 ページ: 5941-5948
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [図書] 先端医療シリーズ28 心臓病 心臓病 診断と治療の最前線 (2004)
  • 著者名/発表者名: 赤澤宏
  • 総ページ数: 4
• [文献書誌] Iijima: "Beating is necessary for transdiffentiation of skeletal muscle-derived cells into cardiomyocytes."FASEB J. 17. 1361-1363 (2003)
• [文献書誌] Akazawa: "Roles of cardiac transcription factors in cardiac hypertrophy."Circulation Research. 92. 1079-1088 (2003)
• [文献書誌] Funabashi: "Images in cardiovascular medicine. Myocardial fibrosis in fabry disease demonstrated by multislice computed tomography : comparison with biopsy findings."Circulation. 107. 2519-2520 (2003)
• [文献書誌] Zou Y: "Leukemia Inhibitory Factor Enhances Survival of Cardiomyocytes and Induces Regeneration of Myocardium After-Myocardial Infarction."Circulation. 108. 748-753 (2003)
• [文献書誌] Minamino T: "Ras induces vascular smooth muscle cell senescence and inflammation in Human atherosclerosis."Circulation. 108. 2264-2269 (2003)
• [文献書誌] Zou Y: "Heat shock transcription factor 1 protects cardiomyocytes from ischemia/reperfusion injury."Circulation. 108. 3024-3030 (2003)
• [文献書誌] 小室 一成: "心不全のNew Concept"分子生物学、分子工学から考えた病態生理. 155 (2003)