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2017 年度 実績報告書

遺伝子改変マウスにおけるSTB/HAP1の中心体関連分子局在制御と神経細胞保護

研究課題

研究課題/領域番号 16H05118
研究機関山口大学

研究代表者

篠田 晃  山口大学, 大学院医学系研究科, 教授 (40192108)

研究分担者 柳井 章江  山口大学, 大学院医学系研究科, 講師 (20284854)
藤永 竜太郎  山口大学, 大学院医学系研究科, 講師 (30335723)
Md・Nabiul Islam  山口大学, 大学院医学系研究科, 助教 (80759671)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
キーワード斑点小体 / 中心体周囲物質 / ハンティンティン / 脳 / 神経変性
研究実績の概要

N2a細胞でPCM1とhuntingtin(Htt)は点状γ-tubulin/MTOCの周囲にあるが、HAP1導入で両者はMTOCを離れ、PCM1 はSTBに集積し、Httはdiffuseになった。視床下部不死化細胞mHypoEではPCM1は点状γ-tubulin/MTOC 周囲にあるが、Httはdiffuseで、HAP1導入によりPCM1はSTBに集積し、Httはdiffuseであった。脳内ニューロンではγ-tubulinがdiffuseで点状になくPCM1もHttもdiffuseで、視床下部等HAP1発現領域ではPCM1はSTBに局在し、Httはdiffuseになり、mHypoEの結果と同じであった。HAP1-KOマウス脳内ではSTB/HAP1は形成されず、PCM1もHttもdiffuseな形態をとる事が明らかになった。中枢神経特異的なHAP1過剰発現マウスでは、HAP1は本来発現しない領域に導入された場合はHAP1もPCM1もHttもdiffuseであり、本来のHAP1/STB形成領域に導入された場合はHAP1/STBを形成し、PCM1もHAP1/STBに吸着し、Httはdiffuseとなった。STB/HAP1の細胞死抑制効果については、小胞体ストレス、熱ショックストレス、酸化ストレス、プロテアソーム阻害ストレスによりmHypoEでアポトーシスを誘導しcPARPを指標に評価した。その結果、STB/HAP1は特異的にプロテアソーム阻害型アポトーシスに対して保護効果を示すことが明らかになった。以上、HAP1はPCM1の吸着を介し中心体やHttに影響し、プロテアソーム阻害ストレス性細胞死誘導を抑制することが示された。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

HAP1KO mouseは生後2日しか生存せず、生後発達や成獣また加齢における形態や機能の評価ができなかった点、中枢神経特異的なHAP1過剰発現マウスもHAP1が標的部位以外の多くの領域にバラバラと導入されており、HAP1の導入の影響を個体レベルでの解析が難しかった点は残念であった。しかし両マウスともに細胞レベルでの解析と新生仔マウスの解析は出来ることを利用して、下記、培養細胞や新生仔で重要な結果が得られた。つまりSTB/HAP1はPCM1を吸着することで中心体やHttの形態や機能に間接的に影響を与えること、さらに細胞死抑制効果についても関与している可能性を明らかにすることができた。また、STB/HAP1の組織化学的解析を行い、脊髄にSTB/HAP1が豊富に発現すること、一方で運動ニューロンは特異的にSTB/HAP1の発現が欠落していることを世界で初めて報告し、運動ニューロンの特異的ストレス脆弱性を説明する論文が発表できた。また、遺伝子改変マウスの胎生期から新生仔においてGnRH細胞の脳内移動の解析を行い、移動にHAP1が必須であることを明らかにすることが出来た点は想定外に大きいものであった。これらは全て世界初の新しい成果であり、神経変性疾患のメカニズム解明や診断、治療に新たなブレークスルーとなる可能性がある。こういう点で自己点検評価としては、概ね順調に進んでいると言える。

今後の研究の推進方策

1.HAP1のPCM1とHttに与える影響に関して、培養細胞株とHAP1-KO mouseとの新生仔脳内で、HAP1の欠失がPCM1,Httらの細胞内局在形態に及ぼすことをあきらかにした内容と、STB/HAP1発現による細胞保護作用に関して、培養細胞株とHAP1-KO mouseの新生仔脳で、細胞死保護効果の可能性についてさらに必要なデータを追加する詰めの実験を行い、国内外での学会発表を行い、また一流国際学術誌への投稿用の英文論文を作成する。
2.遺伝子改変マウスのGnRHニューロンの解析によりSTB/HAP1がGnRH細胞の胎生期の脳内移動に必須であることがわかった。さらにデータを追加することで国内外で学会発表を行い、一流国際学術誌への英文論文作成を目指す。
3.これまでに作製した中枢神経特異的なHAP1過剰発現マウスの結果をうけ、現在、組織領域特異的にHAP1遺伝子を導入するためのレポーターマウス作製に世界で初めて成功しつつあり、現在誕生してきている。このマウスと種々のDNA組換え酵素発現マウスとを掛け合わせることにより、狙った標的特異的にHAP1を発現させることができるはずである。これが成功すれば、神経変性脆弱部位として知られる脊髄脳幹運動ニューロンや中脳脚橋被蓋野、マイネルトの基底核などに焦点を当て、更なる組織化学的解析と行動解析を推し進めることが可能であると考えられる。

  • 研究成果

    (15件)

すべて 2018 2017

すべて 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 5件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 1件、 招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Morphometry and expression of immunoglobulin-containing plasma cells in the Harderian glands of birds.2018

    • 著者名/発表者名
      Jahan MR, Md. Islam MN, Khan MZI,Yanai A, Shinoda K.
    • 雑誌名

      J Adv Biotechnol Exp Ther

      巻: 1(2) ページ: 55-60

    • DOI

      10.5455/jabet.2018.d10

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Immunohistochemical analysis of huntingtin-associated protein 1 in adult rat spinal cord and its regional relationship with androgen receptor.2017

    • 著者名/発表者名
      Islam MN, Takeshita Y, Yanai A, Imagawa A, Jahan MR, Wroblewski G, Nemoto J, Fujinaga R, Shinoda K.
    • 雑誌名

      Neuroscience

      巻: 340 ページ: 201-217

    • DOI

      10.1016/j.neuroscience.2016.10.053.

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Effects of task language and second-language proficiency on the neural correlates of phonemic fluency in native Japanese speakers: a functional near-infrared spectroscopy study.2017

    • 著者名/発表者名
      Wroblewski GJ, Matsuo K, Hirata K, Matsubara T, Harada K, Watanabe Y, Shinoda K.
    • 雑誌名

      Neuroreport

      巻: 28 ページ: 884-889

    • DOI

      10.1097/WNR.0000000000000852.

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Clock Gene Dysregulation Induced by Chronic ER Stress Disrupts β-cell Function.2017

    • 著者名/発表者名
      Ohta Y, Taguchi A, Matsumura T, Nakabayashi H, Akiyama M, Yamamoto K, Fujimoto R, Suetomi R, Yanai A, Shinoda K, Tanizawa Y.
    • 雑誌名

      EBioMedicine

      巻: 18 ページ: 146-156

    • DOI

      10.1016/j.ebiom.2017.03.040.

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Developmental trajectory of the prenatal lymphoid organs in native chickens: a macro anatomical study.2017

    • 著者名/発表者名
      Islam MN, Khan MZI, Jahan MR, Shinoda K.
    • 雑誌名

      Asian J. Med. Biol. Res

      巻: 3 ページ: 432-436

    • DOI

      10.3329/ajmbr.v3i4.35333

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] 脳内ステロイド作用と神経変性を制御するSTB/HAP12018

    • 著者名/発表者名
      篠田晃
    • 学会等名
      大阪大学大学院・連合小児発達学研究科・分子生物遺伝学特別講演
    • 招待講演
  • [学会発表] Gonadal hormones affect the dynamics of intrinsic plasticity in the pyramidal neurons of CA1 hippocampal subfield by acting via androgen receptors in male rats.2017

    • 著者名/発表者名
      Md Nabiul Islam, Yua Sakimoto, Mir Rubayet Jahan, Amami Imagawa, Akie Yanai, Ryutaro Fujinaga, Dai Mitsushima and Koh Shinoda.
    • 学会等名
      第18回 ORIGIN 神経科学研究会
  • [学会発表] Hap1-immunoreactive olfactory migrating cells during the mouse pre- and neonatal stages, with special reference to relationship with the GnRH-immunoreactive cells.2017

    • 著者名/発表者名
      Kosei Yonezawa, Md Nabiul Islam, Akie Yanai, Ryutaro Fujinaga, Nanami Mayeda and Koh Shinoda.
    • 学会等名
      第18回 ORIGIN 神経科学研究会
  • [学会発表] Immunohistochemical distribution of Hap1-immunoreactive olfactory migrating (HOM) cells during pre- and neonatal stages in mouse, and its relationship with GnRH-expressing neurons.2017

    • 著者名/発表者名
      Kosei Yonezawa, Md Nabiul Islam, Mako Ishida, Takuya Kurisu, Yoshinori Sakurai, Akie Yanai, Ryutaro Fujinaga and Koh Shinoda.
    • 学会等名
      第72回日本解剖学会中四国地方会
  • [学会発表] Regional distribution of huntingtin-associated protein 1 (HAP1) in adult rat spinal cord and its immunohistochemical relationship with androgen receptor.2017

    • 著者名/発表者名
      Md Nabiul Islam, Yukio Takeshita, Amami Imagawa, Mir Rubayet Jahan, Eriko Yoshidome, Akie Yanai, Ryutaro Fujinaga and Koh Shinoda.
    • 学会等名
      第72回日本解剖学会中四国地方会
  • [学会発表] Species differences in AR expression with some newly identified AR-immunoreactive nuclei in MPO/AH areas of adult rodent brain.2017

    • 著者名/発表者名
      Mir Rubayet Jahan, Md. Nabiul Islam, Chikahisa Matsuo, Akie Yanai, Ryutaro Fujinaga, Saeka Hashimoto, Koh Shinoda.
    • 学会等名
      第123回日本解剖学会総会・全国学術集会
  • [学会発表] Dynamics of intrinsic plasticity and AR expression in CA1 pyramidal neurons of male rat: Effects of androgen and antiandrogen.2017

    • 著者名/発表者名
      Md Nabiul Islam, Yua Sakimoto, Mir Rubayet Jahan, Akie Yanai, Ryutaro Fujinaga, Chisaki Mochida, Dai Mitsushima and Koh Shinoda.
    • 学会等名
      第123回日本解剖学会総会・全国学術集会
  • [学会発表] Immunohistochemical relationship of HOM cells with GnRH-expressing neurons during pre- and neonatal stages in mouse2017

    • 著者名/発表者名
      Kosei Yonezawa, Md Nabiul Islam, Akie Yanai, Ryutaro Fujinaga and Koh Shinoda.
    • 学会等名
      第123回日本解剖学会総会・全国学術集会
  • [学会発表] ステロイドと脳内作用と修飾~神経変性疾患との関連~2017

    • 著者名/発表者名
      篠田晃
    • 学会等名
      大阪大学医学部特別セミナー
    • 招待講演
  • [学会発表] Structure and Function of the Stigmoid Body and Huntingtin-Associated Protein: A New Insight for Region-Specific Neurodegeneration in Protein Folding Diseases and Neuroprotection against Capacity-Over Stress to Ubiquitin-Proteasome System.2017

    • 著者名/発表者名
      Koh Shinoda
    • 学会等名
      Kick-Off Alliance Seminar 2018 between Yamaguchi Univ. Sch. Med. & Univ. Michigan Med. Sch.
    • 国際学会

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公開日: 2021-01-27  

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