膜トポロジー変化に着目した核膜病の分子機序解明と心臓・筋疾患の治療標的分子探索

2023 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 22K16103
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 四宮 春輝 大阪大学, キャンパスライフ健康支援・相談センター, 助教 (10908213)
• 研究期間 (年度): 2022-04-01 – 2024-03-31
• キーワード: 核膜病 / 不整脈原性心筋症 / 膜トポロジー

研究実績の概要

遺伝性心筋症患者と同一の遺伝子変化を導入した疾患モデル動物TMEM43-S358Lノックインラット（以下、KIラット）を用いた生化学的解析によりこれまで明らかにしていたTMEM43変異蛋白の糖鎖修飾変化や小胞体から核膜への局在変化が、患者由来ヒトiPS心筋細胞においても同様に認められるかを検証した。通常状態では、健常者由来と患者由来のiPS心筋細胞で分子修飾や局在に明らかな変化は見られなかったが、細胞に小胞体ストレスをかけることで患者由来の細胞においてのみ、糖鎖修飾変化や小胞体から核膜への局在変化が見られることを明らかにした。
また、PAタグを付加したTMEM43の野生型と変異型のアデノウイルスベクターを新生児心筋細胞に発現させ、相互作用蛋白の同定を試みた。結果、野生型のTMEM43蛋白には結合するにも関わらず、変異型のTMEM43蛋白には結合しない小胞体膜蛋白を同定した。
さらに、核膜に蓄積した変異型TMEM43蛋白が核内の遺伝子発現に及ぼす影響を明らかにするために、まだ明らかな心臓線維化の表現型が出ていない6ヶ月齢のラットを用いて、心臓の外層と内層からそれぞれ心筋組織を採取し解析を行なった。KIラットの心筋では、野生型ラットと比較して心臓の内層外層間のイオンチャネルやトランスポーターに関連する遺伝子群の発現差が減少しており、これらの遺伝子発現差の減少がノックインラットの催不整脈性に関与している可能性が示唆された。
最後に変異型TMEM43蛋白が核膜構成蛋白に与える影響を調べるために、心臓及び骨格筋組織を用いて核膜蛋白の精製を行った上でプロテオミクス解析を実施した。野生型と比較してKIラットでは異なる蛋白が検出されており、今後同定された核膜蛋白の変化がどのように細胞機能に影響を与えているかについて更に検証を行っていく予定である。

研究成果

• [雑誌論文] Human leukocyte antigen-DQ risk heterodimeric haplotypes of left ventricular dysfunction in cardiac sarcoidosis: an autoimmune view of its role. (2023)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto H, Miyashita Y, Minamiguchi H, Hosomichi K, Yoshida S, Kioka H, Shinomiya H, Nagata H, Onoue K, Kawasaki M, Kuramoto Y, Nomura A, Toma Y, Watanabe T, Yamada T, Ishihara Y, Nagata M, Kato H, Hakui H, Saito Y, Asano Y, Sakata Y.
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 13 ページ: -
  • DOI: 10.1038/s41598-023-46915-1.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Inherited cardiomyopathy as a nuclear envelopathy: a novel molecular mechanism caused by a mutation in nuclear envelope protein TMEM43 (2023)
  • 著者名/発表者名: Haruki Shinomiya
  • 学会等名: The 17th Oriental Congress of Cardiology
  • 国際学会 / 招待講演