プロテオグリカンとフィラミンのクロストークとその変異による遺伝性骨疾患

2021 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 19K07054
• 研究機関: 名城大学
• 研究代表者: 水本 秀二 名城大学, 薬学部, 准教授 (40443973)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2022-03-31
• キーワード: フィラミン / プロテオグリカン / グリコサミノグリカン / CHST14 / ノックアウトマウス / RNA-seq / コンドロイチン硫酸 / ヘパラン硫酸

研究実績の概要

本研究では細胞内フィラミンと細胞外コンドロイチン硫酸/デルマタン硫酸/ヘパラン硫酸(CS/DS/HS)-プロテオグリカンのクロストークについて明らかにし、それらの遺伝性骨・皮膚疾患の発症機序についても解明することを目的とする。今年度は、フィラミンA (FLNA)に変異をもつ粘液腫性心臓弁膜ジストロフィー患者由来の線維芽細胞を用いて、CS・DS・HSの二糖総量を調べた。健常人および患者由来の線維芽細胞における各糖鎖の二糖量については、患者由来の細胞で9%-20%倍程度増加していた。CSの生合成異常によって、心臓弁の形成異常を引き起こすという報告と併せて考慮すると、FLNAの変異によりCSの合成異常をきたし、結果として粘液腫性心臓弁膜ジストロフィーが発症するのではないかと考えられた。今後の解析が必要である。
がんなどの特定の疾患によって影響を受けるmRNAとその発現量は、RNA-seq解析によって網羅的に解析ができる時代となった。正常細胞やがん細胞をモデルとして、RNA-seqデータを基に影響を受けるグリコサミノグリカン糖鎖をコンピューター上で予測するツールを共同で開発した。
デルマタン4-O-硫酸基転移酵素 (D4ST/CHST14) をCRISPR/Cas9を用いてノックアウトマウスした。このノックアウトマウスでは、脊椎の形成異常、ミオパチー症状を呈し、筋肉組織においてはデルマタン硫酸の生合成にも異常をきたしていた。これらのことから、ヒトの筋拘縮型エーラス・ダンロス症候群患者のモデルになりうることがわかった。
これらの成果を踏まえ、国際誌に原著論文3報、総説を2報発表し、学会での発表を12回行った。

研究成果

• [国際共同研究] 江南大学(中国)
  • 国名: 中国
  • 外国機関名: 江南大学
• [国際共同研究] ゲント大学(ベルギー)
  • 国名: ベルギー
  • 外国機関名: ゲント大学
• [国際共同研究] オタゴ大学(ニュージーランド)
  • 国名: ニュージーランド
  • 外国機関名: オタゴ大学
• [雑誌論文] Novel insight into glycosaminoglycan biosynthesis based on gene expression profiles (2021)
  • 著者名/発表者名: Yi-Fan Huang, Shuji Mizumoto, Morihisa Fujita
  • 雑誌名: Frontiers in Cell and Developmental Biology 巻: 9 ページ: 709018
  • DOI: 10.3389/fcell.2021.709018
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Myopathy associated with dermatan sulfate-deficient decorin and myostatin in musculocontractural Ehlers-Danlos syndrome: a mouse model investigation (2021)
  • 著者名/発表者名: Yuko Nitahara-Kasahara, Guillermo Posadas-Herrera, Shuji Mizumoto, Aki Nakamura-Takahashi, Yukiko U. Inoue, Takayoshi Inoue, Yoshihiro Nomura, Shin’ichi Takeda, Shuhei Yamada, Tomoki Kosho, Takashi Okada
  • 雑誌名: Frontiers in Cell and Developmental Biology 巻: 9 ページ: 695021
  • DOI: 10.3389/fcell.2021.695021
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] A new mouse model of Ehlers-Danlos syndrome generated using CRISPR/Cas9-mediated genomic editing. (2021)
  • 著者名/発表者名: Yuko Nitahara-Kasahara, Shuji Mizumoto, et al.
  • 雑誌名: Disease Models & Mechanisms 巻: 14 ページ: dmm048963
  • DOI: 10.1242/dmm.048963
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Congenital Disorders of Deficiency in Glycosaminoglycan Biosynthesis (2021)
  • 著者名/発表者名: Shuji Mizumoto, Shuhei Yamada
  • 雑誌名: Frontiers in Genetics 巻: 12 ページ: 717535
  • DOI: 10.3389/fgene.2021.717535
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] An Overview of in vivo Functions of Chondroitin Sulfate and Dermatan Sulfate Revealed by Their Deficient Mice (2021)
  • 著者名/発表者名: Shuji Mizumoto, Shuhei Yamada
  • 雑誌名: Frontiers in Cell and Developmental Biology 巻: 9 ページ: 764781
  • DOI: 10.3389/fcell.2021.764781
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] グリコサミノグリカンの結合領域四糖の生合成に関わるb3galt6をノックアウトしたゼブラフィッシュの機能解析 (2022)
  • 著者名/発表者名: 水本秀二, Sarah Delbaere, Adelbert De Clercq, Fredrik Noborn, Jan Willem Bek, Lien Alluyn, Charlotte Gistelinck, Delfien Syx, Phil L. Salmon, Paul J. Coucke, Goran Larson, 山田修平, Andy Willaert, Fransiska Malfait
  • 学会等名: 糖鎖科学中部拠点 第17回若手の力 フォーラム、岐阜、1/13
• [学会発表] グリコサミノグリカン生合成に関わるキシロース転移酵素1および2の遺伝性疾患を引き起こす変異が及ぼす酵素活性への影響 (2022)
  • 著者名/発表者名: 清益慎也、花立妃子、伊藤有美、山田修平、水本秀二
  • 学会等名: 糖鎖科学中部拠点 第17回若手の力 フォーラム、岐阜、1/13
• [学会発表] β3ガラクトース転移酵素6 (b3galt6) のゼブラフィッシュ変異体におけるコンドロイチン/デルマタン/ヘパラン硫酸の定量解析 (2022)
  • 著者名/発表者名: 水本秀二、Sarah Delbaere, Adelbert De Clercq, Fredrik Noborn, Jan Willem Bek, Lien Alluyn, Charlotte Gistelinck, Delfien Syx, Phil L. Salmon, Paul J. Coucke, Goran Larson, 山田修平, Andy Willaert, Fransiska Malfait
  • 学会等名: 日本薬学会第142回年会、名古屋、3/28
• [学会発表] グリコサミノグリカン生合成に関わるキシロース転移酵素の遺伝性疾患を引き起こす変異が及ぼす酵素活性への影響 (2022)
  • 著者名/発表者名: 清益慎也、花立妃子、伊藤有美、山田修平、水本秀二
  • 学会等名: 日本薬学会第142回年会、名古屋、3/28
• [学会発表] Pathogenic variants in uridine diphosphate nucleotidase (CANT1) or glucuronyltransferase (B3GAT3) causes a pseudodiastrophic dysplasia (2021)
  • 著者名/発表者名: Shuji Mizumoto, Alicia B Byrne, Kazuyuki Sugahara, Shuhei Yamada, Hamish S Scott
  • 学会等名: 2021 ASBMB Annual Meeting, Athens, 4/29
  • 国際学会
• [学会発表] グリコサミノグリカンの生合成に関わるb3galt6をノックアウトしたゼブラフィッシュにおけるグリコサミノグリカンの定量解析 (2021)
  • 著者名/発表者名: Sarah Delbaere，Adelbert De Clercq，水本秀二，Fredrik Noborn, Jan Willem Bek，Lien Alluyn，Charlotte Gistelinck，Delfien Syx，Phil L. Salmon，Paul J. Coucke，Goran Larson，山田修平，Andy Willaert，Fransiska Malfait
  • 学会等名: 第85回日本生化学会中部支部例会・シンポジウム、静岡、5/22
• [学会発表] グリコサミノグリカンの結合領域四糖(GlcA-Gal-Gal-Xyl)の生合成に関わるb3galt6を欠損したゼブラフィッシュにおけるグリコサミノグリカンの定量解析 (2021)
  • 著者名/発表者名: Sarah Delbaere，Adelbert De Clercq，水本秀二，Fredrik Noborn, Jan Willem Bek，Lien Alluyn，Charlotte Gistelinck，Delfien Syx，Phil L. Salmon，Paul J. Coucke，Goran Larson，山田修平，Andy Willaert，Fransiska Malfait
  • 学会等名: 第53回日本結合組織学術大会、東京、6/26
• [学会発表] グリコサミノグリカンの生合成に関わるキシロース転移酵素の活性低下が引き起こす遺伝性骨系統疾患 (2021)
  • 著者名/発表者名: 花立妃子、伊藤有美、山田修平、水本秀二
  • 学会等名: 第53回日本結合組織学術大会、東京、6/26
• [学会発表] コンドロイチン/デルマタン/ヘパラン硫酸の結合領域四糖の生合成に関わるb3galt6のゼブラフィッシュ変異体におけるグリコサミノグリカンの定量 (2021)
  • 著者名/発表者名: 水本秀二、Sarah Delbaere，Adelbert De Clercq，Fredrik Noborn, Jan Willem Bek，Lien Alluyn，Charlotte Gistelinck，Delfien Syx，Phil L. Salmon，Paul J. Coucke，Goran Larson，山田修平，Andy Willaert，Fransiska Malfait
  • 学会等名: 第40回日本糖質学会年会、鹿児島、10/28
• [学会発表] グリコサミノグリカンの結合領域四糖の生合成に関わるb3galt6をノックアウトしたゼブラフィッシュにおけるコンドロイチン/デルマタン/ヘパラン硫酸の定量解析 (2021)
  • 著者名/発表者名: Sarah Delbaere，Adelbert De Clercq，水本秀二、Fredrik Noborn, Jan Willem Bek，Lien Alluyn，Charlotte Gistelinck，Delfien Syx，Phil L. Salmon，Paul J. Coucke，Goan Larson，山田修平，Andy Willaert，Fransiska Malfait
  • 学会等名: 第94回日本生化学会大会、横浜、11/3
• [学会発表] グリコサミノグリカンの結合領域四糖の生合成に関わるb3galt6をノックアウトしたゼブラフィッシュにおける骨・皮膚・筋肉の解析 (2021)
  • 著者名/発表者名: Sarah Delbaere，Adelbert De Clercq，水本秀二、Fredrik Noborn, Jan Willem Bek，Lien Alluyn，Charlotte Gistelinck，Delfien Syx，Phil L. Salmon，Paul J. Coucke，Goran Larson，山田修平，Andy Willaert，Fransiska Malfait
  • 学会等名: 第44回日本分子生物学会大会、横浜、12/1
• [学会発表] 脊椎異形成型エーラス・ダンロス症候群のゼブラフィッシュモデル (2021)
  • 著者名/発表者名: 水本秀二, Sarah Delbaere, Adelbert De Clercq, Fredrik Noborn, Jan Willem Bek, Lien Alluyn, Charlotte Gistelinck, Delfien Syx, Phil L. Salmon, Paul J. Coucke, Goran Larson, 山田修平, Andy Willaert, Fransiska Malfait
  • 学会等名: 第2回日本エーラス・ダンロス研究会、栃木、12/11
• [備考] Research Map
  • URL: https://researchmap.jp/read0209443
• [備考] ORCID
  • URL: https://orcid.org/0000-0002-4641-1505
• [備考] Google Scholar
  • URL: https://scholar.google.co.jp/citations?hl=ja&user=b0ZTepcAAAAJ