研究課題
心血管系の発生・分化・形態形成の分子メカニズムの研究は、先天性心血管奇形・遺伝性血管病を含む、様々なヒト疾患の病因解明に必須の研究テーマである。本研究はBMP-ALK1シグナル伝達系による発生・形態形成制御機構を、私たち自身が報告した新規下流分子TMEM100に焦点を当てて解析するものである。TMEM100は胎生期の血管内皮細胞に特異的に発現する遺伝子であり、そのノックアウトマウスは重篤な血管形態形成異常によって致死となる。培養ヒト内皮細胞において、TMEM100遺伝子発現はBMP9/BMP10刺激に反応するALK1受容体シグナルの活性化により著明な亢進を示すが、そのメカニズムには何らかのタンパク質分子の追加産生が必要であることが明らかになった。ALK1受容体の活性化とタンパク質分子産生の間にはSMAD転写因子による転写調節が介在していることも示され、染色体高次構造の変化を伴うエピゲノム遺伝子発現制御機構に働く複数の分子の重要性が示唆された。トランスジェニックマウスを用いてマウス胎仔における血管内皮特異的発現に関する研究も進め、遠位に存在するエンハンサーが必須の役割を示すことが明らかになった。一方、近年TMEM100はTRPチャネルなどとの相互作用により細胞内カルシウムイオン制御系に影響を与えることが示されたが、実際にTMEM100ノックアウトマウスの内皮細胞においてカルシウムシグナル反応性の転写調節因子活性化の抑制が認められた。この転写調節因子活性の抑制が、胎生期の心血管系、特に内皮細胞の機能に影響を与え、ノックアウトマウスの心血管形態形成異常の一因になることが示唆された。
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Etiology and morphogenesis of congenital heart disease
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http://www.ncvc.go.jp/res/divisions/molecular_physiology/index.html
