低分子量Ｇタンパク質シグナル系が血管の構築・維持を制御する新たな分子機構

2018 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 17K08627
• 研究機関: 滋賀医科大学
• 研究代表者: 扇田 久和 滋賀医科大学, 医学部, 教授 (50379236)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2020-03-31
• キーワード: 低分子量Gタンパク質 / 動脈

研究実績の概要

血管、特に、動脈を構成する主な細胞として血管内皮細胞と血管平滑筋細胞がある。本研究では、これらの細胞において低分子量Gタンパク質がどのように機能しているか個体レベルで解析するため、Cre-loxPシステムを利用したコンディショナルノックアウトマウスを昨年度作製した。具体的には、血管内皮細胞特異的にCreを発現するTie2-Creマウス、または、血管平滑筋細胞特異的にCreを発現するSM22α-Creマウスと、RhoA遺伝子内に2つのloxPサイトを有するRhoA-floxマウスを掛け合わせて作製した。当該年度では、これらのマウスを用いて解析を行い下記の結果が得られた。
血管内皮特異的RhoAコンディショナルノックアウトマウスは、胎生12日目までに全例致死となった。その原因の一つとして、コンディショナルノックアウトマウスでは体節間血管の伸長が不完全であることと、頭部血管叢の分枝は著明に減少していることが関与していると考えられた。これは血管のリモデリングに障害が生じていたために見られた所見で、その分子メカニズムをさらに解析している。
一方、血管平滑筋特異的RhoAコンディショナルノックアウトマウスは、メンデルの法則に従って出生した。このマウスに動脈瘤を誘導する薬剤を負荷すると、コントロールマウスと比較して、動脈瘤の発生や動脈瘤破裂が有意に増加していた。その原因として、RhoA欠損による平滑筋細胞間の細胞接着の脆弱化が推定され、その詳細な分子機序について現在検討を行っている。

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

昨年度作製した血管内皮と血管平滑筋特異的RhoAコンディショナルノックアウトマウスをそれぞれ用いて、当該年度はその表現型の解析を進めることができた。さらに、その表現型の原因をかなりの程度明らかにすることに成功した。上記2種類のマウスどちらも、コントロールマウスと比較して明確な差が認められることから、特に、血管内皮特異的コンディショナルノックアウトマウスは胎生致死となることから、RhoAの血管形成・維持における重要性を示すことができた。

今後の研究の推進方策

血管内皮特異的または血管平滑筋特異的RhoAコンディショナルノックアウトマウスそれぞれにおいて認められた表現型の原因について、そのメカニズムを分子レベルで詳細に解明する。
血管内皮特異的RhoAコンディショナルノックアウトマウスが胎生致死となる時期での血管発生状態において、RhoAが血管内皮でターゲットとするあるいは相互作用する分子を同定する。その後、RhoAとこれらの分子が血管発生のシグナル伝達系でどのような働きをしているか明らかにする。
血管平滑筋特異的RhoAコンディショナルノックアウトマウスで動脈瘤ができやすくなる原因と推定される細胞接着の脆弱性について、RhoAと接着分子の相互作用に着目して解析する。この解析を通して、RhoAが動脈圧（約100～140 mmHg）というメカニカルなストレスに対してどのように保護作用を発揮しているか、その全容解明に取り組む。

次年度使用額が生じた理由

本年度、マウスを用いた解析が想定よりも安価にできたため。次年度はペプチドの網羅的解析を複数回行う予定であり、多くの経費が必要になることが予想される。

研究成果

• [雑誌論文] Mutant KCNJ3 and KCNJ5 potassium channels as novel molecular targets in bradyarrhythmias and atrial fibrillation. (2019)
  • 著者名/発表者名: Yamada N, Asano Y, Fujita M, Yamazaki S, Inanobe A, Matsuura N, Kobayashi H, Ohno S, Ebana Y, Tsukamoto O, Ishino S, Takuwa A, Kioka H, Yamashita T, Hashimoto N, Zankov DP, Shimizu A, Asakura M, Asanuma H, Kato H, Nishida Y, Miyashita Y, Shinomiya H, Naiki N, Hayashi K, Makiyama T, Ogita H, et al.
  • 雑誌名: Circulation 巻: In press ページ: _
  • DOI: 10.1161/CIRCULATIONAHA.118.036761
  • 査読あり
• [雑誌論文] Genotype determination of the OPN1LW/OPN1MW genes: novel disease-causing mechanisms in Japanese patients with blue cone monochromacy. (2018)
  • 著者名/発表者名: Katagiri S, Iwasa M, Hayashi T, Hosono K, Yamashita T, Kuniyoshi K, Ueno S, Kondo M, Ueyama H, Ogita H, Shichida Y, Inagaki H, Kurahashi H, Kondo H, Ohji M, Hotta Y, Nakano T.
  • 雑誌名: Sci Rep 巻: 8 ページ: 11507
  • DOI: 10.1038/s41598-018-29891-9
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Epithelial membrane protein 1 promotes tumor metastasis by enhancing cell migration via copine-III and Rac1 (2018)
  • 著者名/発表者名: Ahmat Amin MKB, Shimizu A, Zankov DP, Sato A, Kurita S, Ito M, Maeda T, Yoshida T, Sakaue T, Higashiyama S, Kawauchi A, Ogita H.
  • 雑誌名: Oncogene 巻: 37 ページ: 5416～5434
  • DOI: 10.1038/s41388-018-0286-0
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Targeting the mevalonate pathway is a novel therapeutic approach to inhibit oncogenic FoxM1 transcription factor in human hepatocellular carcinoma (2018)
  • 著者名/発表者名: Ogura S, Yoshida Y, Kurahashi T, Egawa M, Furuta K, Kiso S, Kamada Y, Hikita H, Eguchi H, Ogita H, Doki Y, Mori M, Tatsumi T, Takehara T.
  • 雑誌名: Oncotarget 巻: 9 ページ: 21022～21035
  • DOI: 10.18632/oncotarget.24781
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Vascular Endothelial Growth Factor-A Exerts Diverse Cellular Effects via Small G Proteins, Rho and Rap (2018)
  • 著者名/発表者名: Shimizu A, Zankov DP, Kurokawa-Seo M, Ogita H.
  • 雑誌名: Int J Mol Sci 巻: 19 ページ: 1203～1203
  • DOI: 10.3390/ijms19041203
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] A novel TMEM168 gene mutation in familial Brugada syndrome attenuates Na+ channel function by modulating Nav1.5 expression. (2019)
  • 著者名/発表者名: Dimitar P. Zankov、扇田久和
  • 学会等名: 日本循環器学会
• [学会発表] Brugada syndrome-associated novel TMEM168 gene mutation attenuates Na+ channel function through Nav1.5 degradation. (2019)
  • 著者名/発表者名: Dimitar P. Zankov、扇田久和
  • 学会等名: 先端モデル動物支援プラットフォーム成果発表会
• [学会発表] VEGF-A/ニューロピリン1のシグナル伝達を阻害する細胞透過性ペプチドはがん細胞の浸潤と転移を抑制する (2018)
  • 著者名/発表者名: 瀬尾美鈴、吉田亜佑美、上野信洋、パラシカー・ガルギ、早田優香、太田成美、永安良多、栃尾凌太、福光一生、中西聖磨、米倉寛人、山口淳史、浅野弘嗣、門之園哲哉、近藤科江、扇田久和、清水 昭男
  • 学会等名: 日本分子生物学会年会
• [学会発表] Cardio- and reno-protective effect of dipeptidyl peptidase III. (2018)
  • 著者名/発表者名: 扇田久和、Xiaoling Pang、清水昭男
  • 学会等名: American Heart Association
  • 国際学会
• [学会発表] EMP1 signaling promotes cancer invasiveness and metastasis. (2018)
  • 著者名/発表者名: Mohammad Khusni Bin Ahmat Amin、清水昭男、Dimitar P. Zankov、佐藤朗、扇田久和
  • 学会等名: 日本癌学会学術総会
• [学会発表] Novel therapeutic role for dipeptidyl peptidase III in the treatment of diabetic nephropathy. (2018)
  • 著者名/発表者名: Xiaoling Pang、清水昭男、Dimitar P. Zankov、佐藤朗、石田哲夫、扇田久和
  • 学会等名: 日本生化学会大会
• [学会発表] 新たな遺伝子変異が病因と考えられた日本人青錐体1色覚（BCM）の症例 (2018)
  • 著者名/発表者名: 岩佐真紀、上山久雄、片桐聡、林孝彰、山下高廣、七田芳則、大路正人、扇田久和
  • 学会等名: 日本生化学会大会
• [学会発表] Protective role of intercalated disk protein afadin in the pressure-overloaded heart. (2018)
  • 著者名/発表者名: 扇田久和
  • 学会等名: 日本循環器学会基礎研究フォーラム
  • 招待講演
• [学会発表] Identification and arrhythmogenic significance of a novel TMEM168 mutation in Brugada syndrome. (2018)
  • 著者名/発表者名: Dimitar P. Zankov、扇田久和
  • 学会等名: 日本循環器学会基礎研究フォーラム
• [学会発表] 糖尿病性腎症に対するジペプチジルペプチダーゼIIIの保護作用 (2018)
  • 著者名/発表者名: 山口侑汰、清水昭男、Xiaoling Pang、Dimitar P. Zankov、石田哲夫、扇田久和
  • 学会等名: 日本生化学会近畿支部例会
• [備考] 滋賀医科大学分子病態生化学
  • URL: http://www.shiga-med.ac.jp/~hqbioch2/