代謝リプログラミング異常による神経発達障害の発現機序とその正常化アプローチ

2021 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 20K08186
• 研究機関: 大阪府立大学
• 研究代表者: 谷田 任司 大阪府立大学, 生命環境科学研究科, 講師 (30589453)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2023-03-31
• キーワード: エネルギー代謝 / 転写因子 / 転写共役因子 / LRPGC1 / ERRγ / TFAM / 細胞内動態 / 生細胞イメージング

研究実績の概要

発達途上の脳における乳酸やケトン体などモノカルボン酸の重要性が指摘されている。代表者が見出した乳酸代謝促進分子LRPGC1は好気的代謝制御因子PGC1αのバリアントであり広い脳領域に発現する。LRPGC1の神経系における役割を解析するため，バリアント特異的なノックダウン系の構築を検討したものの，塩基配列の特性からshRNAの使用が難しいことが判明した。従って，まずドミナント・ネガティブ体などを活用した発現系を構築し，初代培養ニューロンなどで形態変化などの基礎データを得ることとした。解析対象遺伝子が発現するニューロンを可視化するため，pBI系ベクターの双方向発現システムを用いた。このベクターでは2つのプロモーターのうち一方（minCMV1）により解析対象遺伝子が発現し，もう一方（minCMV2）により蛍光タグ（ZsGreenなど）が発現する。本年度は，これまでに明らかにした乳酸代謝を促進するシグナル経路の神経系における役割を解明するために，LRPGC1，その相互作用因子であるエストロゲン関連受容体（ERR）γ，ERRγと相互作用できないLRPGC1の変異体（LKKAA/AAKYL），PGC1α，LRPGC1/ERRγシグナルの標的遺伝子であるミトコンドリア転写因子A（TFAM）などの配列をpBI系ベクターに挿入し，細胞内での発現を確認した。
また，前述のERRは3つのサブタイプを持つオーファン核内受容体であるが，エネルギー状態の変動に伴う細胞内動態変化を新たに捉えたため，現在そのメカニズムと生理的意義を解析中である。
更に，タンパク質の動態や相互作用を可視化するFRAP/FRET系を構築するためフィルターユニットなどを購入した。今後，エネルギー状態に依存した核内受容体など転写因子‐転写共役因子間の動態・相互作用の変化を解析し，初代培養ニューロンへの外挿を試みる。

現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

本年度4月1日付で代表者が所属機関を異動し，研究環境の整備に時間を要したため。

今後の研究の推進方策

・乳酸代謝を促進するシグナル伝達経路の神経系における役割の解析
・細胞内エネルギー状態に依存した転写因子／転写共役因子の核-細胞質間移動のメカニズムならびに生理的意義の追究
・FRAP/FRET法を活用した生細胞イメージングによるニューロンにおける代謝系制御因子の動態ならびに相互作用の可視化

次年度使用額が生じた理由

代表者が本年度，京都府立医科大学から大阪府立大学へ異動し新たな教室で研究環境を整えるのに時間を要し，実験を当初の予定ほど行えなかった。このため消耗品をあまり消費せず，残余額を次年度に使用することとした。

備考

大阪公立大学の新たな教室ホームページは現在作成中である。

研究成果

• [雑誌論文] Molecular dynamics of estrogen-related receptors and their regulatory proteins: roles in transcriptional control for endocrine and metabolic signaling (2022)
  • 著者名/発表者名: Tanida T
  • 雑誌名: Anatomical Science International 巻: 97 ページ: 15～29
  • DOI: 10.1007/s12565-021-00634-7
  • 査読あり
• [雑誌論文] Subcellular dynamics of estrogen-related receptors involved in transrepression through interactions with scaffold attachment factor B1 (2021)
  • 著者名/発表者名: Tanida T, Matsuda KI, Uemura T, Yamaguchi T, Hashimoto T, Kawata M, Tanaka M
  • 雑誌名: Histochemistry and Cell Biology 巻: 156 ページ: 239～251
  • DOI: 10.1007/s00418-021-01998-7
  • 査読あり
• [雑誌論文] Healing Effect of Subcutaneous Administration of Granulocyte Colony-Stimulating Factor on Acute Rotator Cuff Injury in a Rat Model (2021)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi Y, Kida Y, Kabuto Y, Morihara T, Sukenari T, Nakagawa H, Onishi O, Oda R, Kida N, Tanida T, Matsuda KI, Tanaka M, Takahashi K
  • 雑誌名: Tissue Engineering Part A 巻: 27 ページ: 1205～1212
  • DOI: 10.1089/ten.tea.2020.0239.A
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hepatocyte growth factor regulates HIF‐1α‐induced nucleus pulposus cell proliferation through MAPK‐, PI3K/Akt‐, and STAT3‐mediated signaling (2021)
  • 著者名/発表者名: Itsuji T, Tonomura H, Ishibashi H, Mikami Y, Nagae M, Takatori R, Tanida T, Matsuda KI, Tanaka M, Kubo T
  • 雑誌名: Journal of Orthopaedic Research 巻: 39 ページ: 1184～1191
  • DOI: 10.1002/jor.24679
  • 査読あり
• [雑誌論文] シミュレーション波形を用いたiPS細胞由来心筋細胞の自発磁場検出 (2021)
  • 著者名/発表者名: 山口 武志, 足立 善昭, 谷田 任司, 岡 佳伸, 吉田 隆司, 高橋 謙治, 田中 雅樹
  • 雑誌名: Journal of Japan Biomagnetism and Bioelectromagnetics Society 巻: 34 ページ: 173～175
• [学会発表] エストロゲン関連受容体ERRの核内動態変化を介した転写抑制機構にはSAFB1との相互作用が関与する (2022)
  • 著者名/発表者名: 谷田 任司，松田 賢一，植村 泰佑，山口 武志，橋本 隆，河田 光博，田中 雅樹
  • 学会等名: 第127回日本解剖学会総会・全国学術集会
• [学会発表] エストロゲン関連受容体ERRの核内動態変化を介した転写抑制機構には核マトリクス結合因子SAFB1との相互作用が関与する (2021)
  • 著者名/発表者名: 谷田 任司，松田 賢一，植村 泰佑，山口 武志，橋本 隆，河田 光博，田中 雅樹
  • 学会等名: 日本解剖学会 第97回近畿支部学術集会
• [学会発表] エストロゲン関連受容体ERRの核内動態変化を介した転写抑制機構におけるSAFB1の関与 (2021)
  • 著者名/発表者名: 谷田 任司，松田 賢一，植村 泰佑，山口 武志，橋本 隆，河田 光博，田中 雅樹
  • 学会等名: 第47回日本神経内分泌学会学術集会
• [学会発表] 生細胞イメージングにより明らかとなったエストロゲン関連受容体ERRの新たな転写制御機構 (2021)
  • 著者名/発表者名: 谷田 任司
  • 学会等名: 第62回日本組織細胞化学会総会・学術集会（若手研究者学術奨励賞 受賞講演）
  • 招待講演
• [学会発表] Estrogen-Related Receptor（ERR）の細胞内動態変化におけるScaffold Attachment Factor B1（SAFB1）を介した転写抑制の関与 (2021)
  • 著者名/発表者名: 谷田 任司，松田 賢一，植村 泰佑，山口 武志，橋本 隆，河田 光博，田中 雅樹
  • 学会等名: 第164回日本獣医学会学術集会
• [備考] 研究代表者のリサーチマップウェブサイト
  • URL: https://researchmap.jp/t.tanida
• [備考] 研究代表者のORCIDウェブページ
  • URL: https://orcid.org/0000-0002-0864-2433
• [備考] 大阪府立大学 獣医解剖学教室（旧）ホームページ
  • URL: http://www.vet.osakafu-u.ac.jp/anat/