遺伝子改変マウスを用いた哺乳類セプチン系の生理機能の探索と解析

2013 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 23370084
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 木下 専 名古屋大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (30273460)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2014-03-31
• キーワード: セプチン / アクチン / 微小管 / 細胞骨格 / 細胞表層 / アセチル化 / 神経 / 行動

研究概要

真核生物で保存された主要な細胞骨格系の構成要素である微小管やアクチン線維が連続的・動的なネットワークを形成するのに対し、セプチンは不連続的・静的なフィラメントとして散在し、細胞の形状・剛性の制御、細胞膜の区画化、膜蛋白質の局在化などに寄与するが、生理機能には不明な点が多い。
１）必須サブユニットSEPT7のコンディショナル・ノックアウトマウス系統を樹立し、神経突起の伸長・分岐異常をin vivoおよびin vitroで見出した。メカニズムとしてアセチル化チューブリンに脱アセチル化酵素HDAC6が結合して効率よく脱アセチル化する足場としてセプチンが必要であることを示した（Nature Communications 2013）。
２）遺伝性パーキンソン病PARK2において、責任遺伝子PARKINの機能喪失からドーパミン神経細胞死に至る病態仮説としてユビキチンリガーゼParkinによる分解を免れて蓄積した基質の神経毒性が想定されている。Parkinの基質のうちSEPT4はLewy小体の副成分として主成分α-シヌクレインと共凝集する。そこでSEPT4を脳全域で発現するトランスジェニックマウス系統を樹立して慢性的過剰による影響を検討した。脳組織、黒質-線条体ドーパミン神経におけるα-シヌクレインやドーパミン輸送体などSEPT4関連蛋白質の発現量や可溶性、運動機能などには異常を認めなかったことから、SEPT4の慢性的過剰のみでは神経変性を誘発するには不十分であることが示された。一方、系統的行動解析により、自発活動量の減弱と社会的行動の変化を認めた。これらの所見は、パーキンソン病、統合失調症、双極性障害患者の死後脳で共通にみられるセプチンの蓄積を始めとする量的・質的異常が、活動性の低下など行動レベルの異常の一因となり得ることを示す最初の報告である（Molecular Brain 2013）。

現在までの達成度 (区分)

理由

25年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

25年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Phosphatidic acid-preferring phospholipase A1 regulates mitochondrial dynamics. (2014)
  • 著者名/発表者名: Baba T, Kashiwagi Y, Arimitsu N, Kogure T, Edo A, Maruyama T, Nakao K, Nakanishi H, Kinoshita M, Frohman MA, Yamamoto A, Tani K.
  • 雑誌名: Journal of Biological Chemistry 巻: 289 ページ: 11497-11511
  • DOI: 10.1074/jbc.M113.531921
  • 査読あり
• [雑誌論文] Septins promote dendrite and axon development by negatively regulating microtubule stability via HDAC6-mediated deacetylation. (2013)
  • 著者名/発表者名: Ageta-Ishihara N, Miyata T, Ohshima C, Watanabe M, Sato Y, Hamamura Y, Higashiyama T, Mazitschek R, Bito H, Kinoshita M.
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 4 ページ: 2532
  • DOI: 10.1038/ncomms3532
  • 査読あり
• [雑誌論文] Chronic overload of SEPT4, a parkin substrate that aggregates in Parkinson’s disease, causes behavioral alterations but not neurodegeneration in mice. (2013)
  • 著者名/発表者名: Ageta-Ishihara N, Yamakado H, Morita T, Hattori S, Takao K, Miyakawa T, Takahashi R, Kinoshita M.
  • 雑誌名: Molecular Brain 巻: 6 ページ: 35
  • DOI: 10.1186/1756-6606-6-35
  • 査読あり
• [学会発表] Impaired cerebellar ultrastructure and motor coordination in mice that lack a septin-interacting protein BORG4/CDC42EP4. (2013)
  • 著者名/発表者名: Kinoshita M.
  • 学会等名: The 50th American Society for Cell Biology Annual Meeting, Special Interest Subgroup Meeting “Septins: Membrane organization and cytoskeletal dynamics from bud necks to dendritic spines.”
  • 発表場所: New Orleans, USA
  • 年月日: 20131214-20131214
  • 招待講演
• [学会発表] Septins promote dendrite and axon development by negatively regulating microtubule stability via HDAC6-mediated deacetylation. (2013)
  • 著者名/発表者名: Ageta-Ishihara N, Miyata T, Ohshima C, Watanabe M, Sato Y, Hamamura Y, Higashiyama T, Mazitschek R, Bito H, Kinoshita M.
  • 学会等名: The 50th ASCB Annual Meeting
  • 発表場所: New Orleans, USA
  • 年月日: 20131214-20131214
• [学会発表] Differential clustering of septin subunits beneath specific perisynaptic membrane domains in the cerebellar cortical neurons and glia. (2013)
  • 著者名/発表者名: Kurita H, Fukazawa Y, Ageta-Ishihara N, Shigemoto R, Kinoshita M.
  • 学会等名: The 6th international neural microcircuit conference
  • 発表場所: Okazaki, Japan
  • 年月日: 20130625-20130625
• [備考] Lab website
  • URL: https://sites.google.com/site/kinoshitalabnagoya/tasks
• [備考] Press release
  • URL: http://www.nagoya-u.ac.jp/about-nu/public-relations/researchinfo/upload_images/20131011_sci.pdf