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2021 年度 実施状況報告書

RNAキナーゼの機能不全と神経変性疾患

研究課題

研究課題/領域番号 21K06871
研究機関大分大学

研究代表者

白石 裕士  大分大学, 医学部, 准教授 (80452837)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
キーワードRNAキナーゼ / CLP1 / 橋小脳低形成症
研究実績の概要

生体内の様々なRNA分子は、厳密に合成と分解の調節を受けており、その異常が様々な疾患を引き起こす。CLP1は、RNAの5'末端をリン酸化するRNAリン酸化酵素の一つである。RNAの5'末端のリン酸化の生理的意義は未だ不明であるが、リン酸化活性を失ったCLP1を持つマウスは、異常tRNA断片が蓄積し、神経変性症状を示すことが知られており、実際に橋小脳低形成症患者において、CLP1の変異が見つかっている。本研究では、CLP1の機能不全がどのようにして神経変性を引き起こすのか明らかにすると共に、RNAリン酸化の生理的意義を明らかにすることを目的としている。
当該年度は、まず、ヒトで見つかったCLP1の変異(R140H変異)が、橋小脳低形成症の原因となっているかどうかを証明するために、CRISPR/Cas9システムを用いてヒトのCLP1変異を持つノックインマウスを作製および解析を行った。CLP1変異ノックインホモ接合体マウスは正常なメンデル比で産まれ、若齢期には目立った表現型は観察されなかった。しかしながら、成長するに従い、下肢の麻痺を伴う神経症状を示した。そこで老齢期の脳組織の組織学的解析を行ったところ、野生型マウスに比べ、大脳の運動野の神経が減少していることが明らかとなった。さらにノックインマウスの脳組織では、橋小脳低形成症患者と同様に、異常tRNA断片が蓄積していることが分かった。よってCLP1のR140H変異が橋小脳低形成症の原因となっていることが明らかとなった。また本マウスが橋小脳低形成症の良い動物モデルとなることが示された。

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

当該年度に予定していた変異モデルマウスの解析を行い、CLP1のR140H変異が橋小脳低形成症の原因となっていることを明らかにして国際誌に論文を発表することができたため、概ね順調に進んでいると判断した。

今後の研究の推進方策

今後、マウスモデルを用いて病態形成メカニズムのより詳細な解析を行う。またゼブラフィッシュモデルの作製および解析を行い、治療戦略構築のための薬剤スクリーニングの系を立ち上げる。また、CLP1の生理的役割を明らかにするための生化学的実験を進めていく予定である。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2021 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 2件、 査読あり 2件) 学会発表 (5件)

  • [国際共同研究] Institute of Molecular Biotechnology(オーストリア)

    • 国名
      オーストリア
    • 外国機関名
      Institute of Molecular Biotechnology
  • [雑誌論文] Modeling a human CLP1 mutation in mouse identifies an accumulation of tyrosine pre-tRNA fragments causing pontocerebellar hypoplasia type 102021

    • 著者名/発表者名
      Morisaki Ikuko、Shiraishi Hiroshi、Fujinami Hiroyuki、Shimizu Nobuyuki、Hikida Takatoshi、Arai Yuji、Kobayashi Takashi、Hanada Reiko、Penninger Josef M.、Fujiki Minoru、Hanada Toshikatsu
    • 雑誌名

      Biochemical and Biophysical Research Communications

      巻: 570 ページ: 60~66

    • DOI

      10.1016/j.bbrc.2021.07.036

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Leucyl-tRNA synthetase deficiency systemically induces excessive autophagy in zebrafish2021

    • 著者名/発表者名
      Inoue Masanori、Miyahara Hiroaki、Shiraishi Hiroshi、Shimizu Nobuyuki、Tsumori Mika、Kiyota Kyoko、Maeda Miwako、Umeda Ryohei、Ishitani Tohru、Hanada Reiko、Ihara Kenji、Hanada Toshikatsu
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 11 ページ: -

    • DOI

      10.1038/s41598-021-87879-4

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] CLP1 p.R140Hの変異は病的なチロシンtRNA前駆体断片の蓄積を誘導する2021

    • 著者名/発表者名
      森崎郁子・白石裕士・藤浪弘行・荒井勇二・小林隆志・花田礼子・花田俊勝
    • 学会等名
      第94回日本生化学会大会
  • [学会発表] ankle2 deficiency in zebrafish causes impaired brain development2021

    • 著者名/発表者名
      Sebastian W.A, Shiraishi H, Shimizu N, Hanada R, Hanada T
    • 学会等名
      第94回日本生化学会大会
  • [学会発表] 新規PIK3CD変異によるSLE発症のメカニズムの解析2021

    • 著者名/発表者名
      清田今日子・白石裕士・清水誠之・井上真之・井原健二・花田俊勝
    • 学会等名
      第44回日本分子生物学会年会
  • [学会発表] ゼブラフィッシュを用いた橋小脳低形成1C型疾患モデルの構築2021

    • 著者名/発表者名
      漆畑博太郎・八塚洋之・井上真紀・清水誠之・白石裕士・花田俊勝
    • 学会等名
      第44回日本分子生物学会年会
  • [学会発表] Analysis of smg9-deficient Zebrafish2021

    • 著者名/発表者名
      Shaohong Lai, Hiroshi Shiraishi, Wulan Sebastian, Nobuyuki Shimizu, Ryouhei Umeda,Reiko Hanada, Toshikatsu Hanada
    • 学会等名
      第44回日本分子生物学会年会

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公開日: 2022-12-28  

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