モノアミン関連遺伝子の特異的破壊による脳高次機能調節および代償機構の解析

• 研究課題/領域番号: 17024017
• 研究種目: 特定領域研究
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 生物系
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 一瀬 宏 東京工業大学, 大学院・生命理工学研究科, 教授 (90192492)
• 研究期間 (年度): 2005
• 研究課題ステータス: 完了 (2005年度)
• 配分額: 2,400千円 (直接経費: 2,400千円); 2005年度: 2,400千円 (直接経費: 2,400千円)
• キーワード: 条件付き遺伝子破壊 / チロシン水酸化酵素 / 芳香族アミノ線脱炭酸酵素 / アデノ随伴ウイルス / ドーパミンニューロン / DNA組換え酵素

研究概要

カテコールアミン生合成律速酵素であるチロシン水酸化酵素(TH)遺伝子のイントロン5とイントロン9にloxP配列を挿入したマウス(floxed THマウス)の脳内黒質に、DNA組換え酵素Creを発現するアデノ随伴ウイルス(AAV-Cre)をマイクロインジェクションした。この方法により、成獣マウスにおいて特定の遺伝子のみを特定のニューロンで破壊することができ、脳の高次機能の解析や代謝調節機構の解析に重要なツールとなる。AAV-Creをfloxed THマウスの黒質に投与して14日後にマウスの脳を取り出し、抗TH抗体と抗芳香族アミノ酸脱炭酸酵素(AADC)抗体で染色した。検出は蛍光標識した2次抗体を用いた。その結果、AAV-Creを投与した周囲の細胞でTHに対する免疫染色性が低下していることがわかった。この時、AADCに対する反応性は変化していなかった。次に、経時的な変化を調べるために、AAV-Creを投与してから3日後、7日後、14日後、および、28日後における黒質のTH免疫反応性の変化を調べた。3日後においてはほとんどの細胞がTHとAADCの両者に対して反応し、それらがTHとAADCの両者を発現しているドーパミンニューロンであると考えられた。7日後ではTH陰性でAADC陽性の細胞が散見するようになり、さらに14日後ではこのような細胞の数が増えていた。また、28日後ではほとんどの細胞がTH陰性となりTHの遺伝子をCre-loxシステムにより破壊した結果、THタンパク質が特異的に減少することを示した。以上のように、floxed THマウスにAAV-Creを投与することにより、部位特異的・時期特異的TH破壊マウスを作製することに成功した。今後この手法を用いて、脳高次機能におけるドーパミンニューロンの役割を解明していく。

研究成果

• [雑誌論文] Molecular Mechanism for Pterin-Mediated Inactivation of Tyrosine Hydroxylase : Formation of Insoluble Aggregates of Tyrosine Hydroxylase (2006)
  • 著者名/発表者名: Urano, F., Hayashi, N, Arisaka, F., Kurita, H., Murata, S., Ichinose, H.
  • 雑誌名: JOURNAL OF BIOCHEMISTRY 139(in press)
  • NAID: 10018845291
• [雑誌論文] A case of late-onset Segawa syndrome(autosomal dominant dopa-responsive dystonia) with a novel mutation of the GTP-cyclohydrase I (GCH1) gene (2006)
  • 著者名/発表者名: Furuya, H., Murai, H., Takasugi, K., Ohyagi, Y., Urano, F., Kishi, T., Ichinose, H., Kira, J.
  • 雑誌名: CLINICAL NEUROLOGY AND NEUROSURGERY (in press)
• [雑誌論文] Viral-Mediated Temporally Controlled Dopamine Production in a Rat Model of Parkinson Disease (2006)
  • 著者名/発表者名: L, X.G., Okada, T., Kodera, M., Nara, Y., Takino, N., Muramatsu, C., Ikeguchi, K., Urano, F., Ichinose, H., Metzger, D., Chambon, P., Nakano, I., Ozawa, K., Muramatsu, S.
  • 雑誌名: MOLECULAR THERAPY 13・1 ページ: 160-166
• [雑誌論文] Nerve growth factor-induced expression of the GTP cyclohydrolase I gene via Ras/MEK pathway in PC12D cells (2005)
  • 著者名/発表者名: Ito, T., Suzuki, T., Ichinose, H.
  • 雑誌名: Journal of Neurochemistry 95 ページ: 563-569
• [雑誌論文] Genetically rescued tetrahydrobiopterin-depleted mice survive with hyperphenylalaninemia and region-specific monoaminergic abnormalities (2005)
  • 著者名/発表者名: Sumi-Ichinose, C., Urano, F., Shimomura, A., Sato, T., Ikemoto, K., Shiraishi, H., Senda, T., Ichinose, H., Nomura, T.
  • 雑誌名: Journal of Neurochemistry 95 ページ: 703-714
• [雑誌論文] A new mutation (Thr106Ile) of the GTP cyclohydrolase 1 gene associated with DYT5 dystonia (Segawa disease) (2005)
  • 著者名/発表者名: Ohta, E., Toyoshima, I., Funayama, M., Ichinose, H., Hasegawa, K., Obata, F.
  • 雑誌名: MOVEMENT DISORDERS 20 ページ: 1083-1084
• [雑誌論文] Loss of dopaminergic neurons by the induction of inducible nitric oxide synthase and cyclooxygenase-2 via CD40:Relevance to Parkinson's disease (2005)
  • 著者名/発表者名: Okuno, T., Nakatsuji, Y., Kumanogoh, A., Moriya, M., Ichinose, H., Sumi, H., Fujimura, H., Kikutani, H., Sakoda, S.
  • 雑誌名: JOURNAL OF NEUROSCIENCE RESEARCH 81 ページ: 874-882