液-液相分離関連分子SAMD9/SAMD9Lの機能・構造・病態解析

• 研究課題/領域番号: 19H03627
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分52050:胎児医学および小児成育学関連
• 研究機関: 国立研究開発法人国立成育医療研究センター
• 研究代表者: 鳴海 覚志 国立研究開発法人国立成育医療研究センター, 分子内分泌研究部, 室長 (40365317)
• 研究分担者: 金蔵 孝介 東京医科大学, 医学部, 准教授 (10508568) ; 伊原 健太郎 国立研究開発法人理化学研究所, 生命機能科学研究センター, 研究員 (90647207)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2023-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2022年度)
• 配分額: 17,030千円 (直接経費: 13,100千円、間接経費: 3,930千円); 2022年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円); 2021年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2020年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2019年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
• キーワード: 液液相分離 / SAMD9 / MIRAGE症候群 / 先天性疾患 / 単一遺伝子疾患 / 液相分離 / 遺伝性疾患 / 相分離 / 構造解析 / 機能解析

研究開始時の研究の概要

細胞の内部は「均一なスープ」ではなく、局所ごとに異なる分子が集まり、様々な反応を効率良く行うと考えられてきた。オルガネラと呼ばれる脂質二重膜で区分された空間がこれまで主な研究対象であったが、近年、細胞内の不均一性を説明するメカニズムとして大きな着目を集めるようになったのが「液-液相分離」である。本研究は、液-液相分離に関わると想定される新タイプの分子に対し集中的な構造・機能解析を行う。本研究を通じて液-液相分離の制御機構を分子レベルで明らかにするとともに、液-液相分離とヒト疾患との関わりを明らかにしたい。

研究成果の概要

生細胞イメージング技術およびタンパク質精製技術を駆使してSAMD9と液液相分離の関わり、および変異による影響を検証した。全長SAMD9分子の安定的な産生および精製に成功し、タンパク質溶液が塩強度依存的に液滴形成を示すことを示した。変異体を発現する293細胞では亜ヒ酸誘導性のストレス顆粒合成が低下したが、E974K変異体の精製サンプルは液滴形成が保持されていた。変異の影響は核酸結合能などSAMD9の液滴形成以外の機能に影響している可能性がある。精製タンパク質サンプルを用いたクライオ電顕解析に挑戦したが、グリッド上でSAMD9が凝集する現象を制御しきれず、十分な観察にはいたらなかった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

SAMD9/SAMD9Lは先天性疾患MIRAGE症候群および小脳失調汎血球減少症候群の責任遺伝子であるが、これら分子の機能は不明であった。本研究を通じ、SAMD9/SAMD9Lが液液相分離に関与する分子であることを示し、その分子病態の背景には細胞内での適切な分子集合の障害がある可能性を示唆した。今後のMIRAGE症候群および小脳失調汎血球減少症候群の分子病態解明に向け重要な知見を得ることができた。研究期間中に臨床症例に対する遺伝子解析を積極的に進めた。研究プロジェクト全体としては、4年間の研究期間中に９編の査読つき英文論文を発表し、今後の研究基盤を形成する知見を提供した。

研究成果

• [国際共同研究] セントジュード小児研究病院(米国)
• [国際共同研究] セントジュード小児研究病院(米国)
• [国際共同研究] セントジュード小児研究病院(米国)
• [雑誌論文] A Small-for-Gestational-Age Infant with MIRAGE Syndrome Who Developed Heat Stroke and Rhabdomyolysis due to Severe Temperature Instability (2023)
  • 著者名/発表者名: Saito K, Nakagawa R, Narumi S, Ohashi H, Ishiguro A, Kabe K.
  • 雑誌名: Neonatology. 巻: in press 号: 3 ページ: 390-394
  • DOI: 10.1159/000529762
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cord Blood Transplantation in 2 Infants Presenting Monosomy 7 Clonal Hematopoiesis: SAMD9 / SAMD9L Germline Mutation. (2022)
  • 著者名/発表者名: Hirai M, Yagasaki H, Kanezawa K, Ueno M, Shimozawa K, Imai K, Morio T, Kato M, Gocho Y, Narumi S, Ebihara Y, Morioka I.
  • 雑誌名: J Pediatr Hematol Oncol. 巻: 45 号: 2 ページ: e290-e293
  • DOI: 10.1097/mph.0000000000002578
  • 査読あり
• [雑誌論文] Discovery of MIRAGE syndrome. (2022)
  • 著者名/発表者名: Narumi S.
  • 雑誌名: Pediatr Int. 巻: 64 号: 1
  • DOI: 10.1111/ped.15283
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Acquired uniparental disomy of chromosome 7 in a patient with MIRAGE syndrome that veiled a pathogenic <i>SAMD9</i> variant (2021)
  • 著者名/発表者名: Tanase-Nakao K, Kawai M, Wada K, Kagami M, Narumi S.
  • 雑誌名: Ｃｌｉｎｉｃａｌ Ｐｅｄｉａｔｒｉｃ Ｅｎｄｏｃｒｉｎｏｌｏｇｙ 巻: 30 号: 4 ページ: 163-169
  • DOI: 10.1297/cpe.30.163
  • NAID: 130008095741
  • ISSN: 0918-5739, 1347-7358
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The case of a patient with MIRAGE syndrome with familial dysautonomia-like symptoms. (2021)
  • 著者名/発表者名: Kawashima-Sonoyama Y, Okuno K, Dohmoto T, Tanase-Nakao K, Narumi S, Namba N.
  • 雑誌名: Hum Genome Var. 巻: 8 号: 1 ページ: 27-27
  • DOI: 10.1038/s41439-021-00158-6
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Role of liquid-liquid separation in endocrine and living cells. (2021)
  • 著者名/発表者名: Akiba K, Katoh-Fukui Y, Yoshida K, Narumi S, Miyado M, Hasegawa Y and Fukami M.
  • 雑誌名: Journal of the Endocrine Society 巻: 5 号: 10
  • DOI: 10.1210/jendso/bvab126
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Phase separation and toxicity of C9orf72 poly(PR) depends on alternate distribution of arginine. (2021)
  • 著者名/発表者名: Chen C, Yamanaka Y, Ueda K, Li P, Miyagi T, Harada Y, Tezuka S, Narumi S, Sugimoto M, Kuroda M, Hayamizu Y, Kanekura K.
  • 雑誌名: J Cell Biol. 巻: 220 号: 11
  • DOI: 10.1083/jcb.202103160
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] An improved macromolecular crowding sensor CRONOS for detection of crowding changes in membrane-less organelles under stressed conditions. (2021)
  • 著者名/発表者名: Miyagi T, Yamanaka Y, Harada Y, Narumi S, Hayamizu Y, Kuroda M, Kanekura K.
  • 雑誌名: Biochem Biophys Res Commun. 巻: 583 ページ: 29-34
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2021.10.055
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Clinical and Immunological Analyses of Ten Patients with MIRAGE Syndrome. (2021)
  • 著者名/発表者名: Mitsui-Sekinaka K, Narumi S, Sekinaka Y, Uematsu K, Yoshida Y, Amano N, Shima H, Hasegawa T, Nonoyama S.
  • 雑誌名: J Clin Immunol. 巻: 41 号: 3 ページ: 709-711
  • DOI: 10.1007/s10875-020-00964-7
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Prevalence of germline GATA2 and SAMD9/9L variants in paediatric haematological disorders with monosomy 7 (2020)
  • 著者名/発表者名: Yoshida, M. Tanase-Nakao, K. Shima, H. Shirai, R. Yoshida, K. Osumi, T. Deguchi, T. Mori, M. Arakawa, Y. Takagi, M. Miyamura, T. Sakaguchi, K. Toyoda, H. Ishida, H. Sakata, N. Imamura, T. Kawahara, Y. Morimoto, A. Koike, T. Yagasaki, H. Ito, S. Tomizawa, D. Kiyokawa, N. Narumi, S. Kato, M.
  • 雑誌名: British Journal of Haematology 巻: 191 号: 5 ページ: 835-843
  • DOI: 10.1111/bjh.17006
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] A girl with MIRAGE syndrome who developed steroid-resistant nephrotic syndrome: a case report. (2020)
  • 著者名/発表者名: Ishiwa S, Kamei K, Tanase-Nakao K, Shibata S, Matsunami K, Takeuchi I, Sato M, Ishikura K, Narumi S.
  • 雑誌名: BMC Nephrol. 巻: 12 号: 1 ページ: 340-340
  • DOI: 10.1186/s12882-020-02011-4
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] SOX9 is colocalized with paraspeckle protein NONO in cultured murine sertoli cells and features structural characteristics of intrinsically disordered proteins (2020)
  • 著者名/発表者名: Akiba Kazuhisa、Narumi Satoshi、Nishimura Riko、Kato‐Fukui Yuko、Takada Shuji、Hasegawa Yukihiro、Fukami Maki
  • 雑誌名: Molecular Reproduction and Development 巻: 87 号: 11 ページ: 1124-1125
  • DOI: 10.1002/mrd.23425
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] MIRAGE syndrome with recurrent pneumonia probably associated with gastroesophageal reflux and achalasia: A case report (2019)
  • 著者名/発表者名: Yoshizaki K, Hachiya R, Tomobe Y, Kaku U, Akiba K, Shima H, Narumi S, Hasegawa Y.
  • 雑誌名: Ｃｌｉｎｉｃａｌ Ｐｅｄｉａｔｒｉｃ Ｅｎｄｏｃｒｉｎｏｌｏｇｙ 巻: 28 号: 4 ページ: 147-153
  • DOI: 10.1297/cpe.28.147
  • NAID: 130007731284
  • ISSN: 0918-5739, 1347-7358
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] MIRAGE syndrome caused by a novel missense variant (p.Ala1479Ser) in the SAMD9 gene. (2019)
  • 著者名/発表者名: Onuma S, Wada T, Araki R, Wada K, Tanase-Nakao K, Narumi S, Fukui M, Shoji Y, Etani Y, Ida S, Kawai M.
  • 雑誌名: Hum Genome Var. 巻: 7 号: 1 ページ: 4-4
  • DOI: 10.1038/s41439-020-0091-5
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Development of a drug screening method for molecular targeted therapy of MIRAGE syndrome. (2023)
  • 著者名/発表者名: Narumi S.
  • 学会等名: 11th International Meeting of Pediatric Endocrinology.
  • 国際学会
• [学会発表] 成長障害をきたす全身性疾患MIRAGE症候群の発見と見えてきた課題． (2022)
  • 著者名/発表者名: 鳴海覚志
  • 学会等名: 広島小児内分泌講演会
  • 招待講演
• [学会発表] MIRAGE症候群とSAMD9変異 (2022)
  • 著者名/発表者名: 鳴海覚志
  • 学会等名: 埼玉県立小児医療センター研究会
  • 招待講演
• [学会発表] 成長障害をきたす全身性疾患MIRAGE症候群の“発見”と“その後の学び” (2022)
  • 著者名/発表者名: 鳴海覚志
  • 学会等名: 東海小児内分泌講演会
  • 招待講演
• [学会発表] 新世代技術によるタンパク質相互作用解析 (2021)
  • 著者名/発表者名: 鳴海覚志
  • 学会等名: 日本内分泌学会学術集会
  • 招待講演
• [学会発表] 成長障害をきたす全身性疾患MIRAGE症候群が教えてくれたこと (2021)
  • 著者名/発表者名: 鳴海覚志
  • 学会等名: 日本小児遺伝学会
  • 招待講演
• [学会発表] たぶん医学系学会で最も詳しいAlphaFoldの解説 (2021)
  • 著者名/発表者名: 鳴海覚志
  • 学会等名: 日本小児内分泌学会学術集会
  • 招待講演
• [学会発表] 文献レビューに基づくMIRAGE症候群の臨床的特徴 (2021)
  • 著者名/発表者名: 中尾佳奈子, 長谷川奉延, 鳴海覚志
  • 学会等名: 日本小児内分泌学会学術集会
• [学会発表] SAMD9分子標的療法に向けた構造解析と治療薬スクリーニング系の開発 (2019)
  • 著者名/発表者名: 中尾佳奈子、伊原健太郎、三嶋千恵美、 新野睦子、白水美香子、 鳴海覚志
  • 学会等名: 第53回日本小児内分泌学会
• [学会発表] The Basic Research on the SAMD9 Protein: What, Where and With Whom? (2019)
  • 著者名/発表者名: Narumi S
  • 学会等名: Bone Marrow Failure Expert Meeting 2019
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] MIRAGE (2019)
  • 著者名/発表者名: Narumi S
  • 学会等名: Bone Marrow Failure Expert Meeting 2019
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 先天性副腎低形成症における遺伝子変異 (2019)
  • 著者名/発表者名: 鳴海覚志
  • 学会等名: 日本内分泌病理学会
  • 招待講演