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2021 年度 実施状況報告書

転写活性化因子MRTFによるシナプス―核間情報交換を介した遺伝子発現制御系の解析

研究課題

研究課題/領域番号 20K15989
研究機関富山大学

研究代表者

伊原 大輔  富山大学, 学術研究部薬学・和漢系, 助教 (20804561)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31
キーワード遺伝子発現 / シナプス / 転写因子 / SRF / MRTF / MKL
研究実績の概要

転写因子を介した最初期遺伝子群(IEGs; immediate-early genes)の発現は、神経可塑性の基礎過程として重要である。転写因子SRFは、脳形成と機能に重要であり、そのコファクターの1つがMRTFである。MRTFは脳に高発現しているが、遺伝子発現におけるMRTFの機能については未解明な点が多い。
申請者らは最近、MRTFファミリーの1つ・MRTFBがシナプス可塑性関連遺伝子の1つArcのエンハンサー活性化に関わることを報告した。さらに最近、神経細胞のシナプス活性化が、MRTFBの核移行を引き起こすことを発見した。つまり“MRTF-SRF経路”は、記憶・学習に重要な“シナプスから核へ”の情報伝達を担う新規の経路だと強く示唆される。
本研究では、様々な阻害剤を用い、シナプス活性化によるMRTFBの一過的な核移行が神経活動やRhoシグナリングに依存しているが、遺伝子発現について、シナプス活性化によるSRF介在性転写活性化や、IEGの1つ・junB遺伝子の発現誘導についても、NMDA受容体、L型電位依存性Ca2+チャネル、Rhoキナーゼ阻害剤により抑制された。また免疫染色の結果、シナプス活性化によるMRTFBの核移行は核輸送タンパク質importin β1のノックダウンにより抑制された。さらにChIPアッセイの結果、シナプス活性化によりjunBエンハンサー上へのMRTFBの集積は増加した。
このように、MRTFBの核移行とSRF介在性の遺伝子発現にはほぼ整合性があり、新規の“シナプスから核へ”のシグナリング機構“MRTF-SRF経路”が実証されつつある。

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

各種阻害剤を用いた解析を行った結果、シナプス活性化によるMRTFBの一過的な核移行は細胞内Ca2+シグナリングやRhoシグナリング経路に依存していた。シナプス活性化によるSRF介在性の転写活性化様式はMRTFB核移行とほぼ整合性のある結果であり、MRTFAおよびMRTFBのノックダウンによっても抑制された。免疫染色の結果、シナプス活性化によるMRTFBの核移行は核輸送タンパク質importin β1のノックダウンにより抑制されることも確認した。またChIPアッセイの結果、シナプス活性化によりjunBエンハンサー上へのMRTFBの集積は増加した。さらにNIH3T3細胞を用いた検討の結果、核移行に関与するB1B2ドメインを欠損したドミナントネガティブ体のMRTFBは、野生型と比較し転写活性化能をほとんど有しないことが分かった。以上の点から、本年度の研究の達成度はおおむね順調に進展している、と判断した。

今後の研究の推進方策

核移行に関与するドメインを欠損させたMRTFBを神経細胞で発現させ、細胞内局在変化や転写活性変化について解析を行う。
MRTFは転写コファクターとして多くの遺伝子の発現を調節すると予想されるため、ChIPシークエンスによる遺伝子発現の網羅的な解析を行う。

次年度使用額が生じた理由

本年度の分子生物学的実験を行うにあたり、すでに購入していた消耗品を使用したため。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2022 2021 その他

すべて 学会発表 (6件) (うち国際学会 1件) 備考 (1件)

  • [学会発表] 自閉症スペクトラム障害患者で発見されたSRFコアクチベーター MRTFBの変異はSRF標的遺伝子Arcとc-fos発現誘導および樹状突起数の減少を引き起こす2022

    • 著者名/発表者名
      伊原 大輔, 山﨑 雄哉, 佐藤 夏美, 福地 守, 津田 正明, 田渕 明子
    • 学会等名
      日本薬学会第142回年会
  • [学会発表] 転写コアクチベーターMRTFBの神経活動依存的な核移行を介した遺伝子発現制御系の解析.2021

    • 著者名/発表者名
      伊原 大輔, 田邉 広樹, 今西 詩織, 小坂 彩, 佐野 友香里, 阪上 洋行, 田渕 明子
    • 学会等名
      日本生化学会北陸支部 第39回大会
  • [学会発表] マウス大脳皮質および海馬の神経活動によるMRTFBの核移行に関する研究.2021

    • 著者名/発表者名
      山崎 航、伊原 大輔、田邉 広樹、田渕 明子
    • 学会等名
      日本生化学会北陸支部 第39回大会
  • [学会発表] Aβ25-35は, 初代培養ラット大脳皮質神経細胞における神経活動依存的なMRTFB核移行を阻害し, Arc遺伝子発現を抑制する.2021

    • 著者名/発表者名
      小林 弥由, 伊原 大輔, 田渕 明子
    • 学会等名
      日本生化学会北陸支部 第39回大会
  • [学会発表] 自閉症スペクトラム障害患者で発見された変異型SRFコアクチベーターMRTFBはSRF標的遺伝子Arcとc-fos発現誘導の減弱および樹状突起の単純化を引き起こす.2021

    • 著者名/発表者名
      伊原 大輔, 山﨑 雄哉, 佐藤 夏美, 福地 守, 津田 正明, 田渕 明子
    • 学会等名
      フォーラム2021 衛生薬学・環境トキシコロジー
  • [学会発表] サンシチニンジンエキスによるBDNF遺伝子発現誘導および文脈性恐怖条件付け学習効果.2021

    • 著者名/発表者名
      清水 俊輔, 中野 葵, 福地 守, 中山 拓功, 柴原 直利, 小松 かつ子, 當銘 一文, 伊原 大輔, 田渕 明子
    • 学会等名
      第6回富山バーゼルジョイントシンポジウム
    • 国際学会
  • [備考] 富山大学薬学部分子神経生物学研究室ホームページ

    • URL

      http://www.pha.u-toyama.ac.jp/bioche1/index-j.html

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公開日: 2022-12-28  

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