エクソン45-55を欠失した短縮型ジストロフィンの機能とその役割の解析

2014 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 25860306
• 研究機関: 独立行政法人国立精神・神経医療研究センター
• 研究代表者: 谷端 淳 独立行政法人国立精神・神経医療研究センター, 神経研究所 遺伝子疾患治療研究部, 流動研究員 (00508426)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2015-03-31
• キーワード: 筋ジストロフィー / 細胞内カルシウム動態 / 短縮型ジストロフィン / nNOS

研究実績の概要

Duchenne型筋ジストロフィーはdystrophin (Dys) 遺伝子変異が原因で発症し、骨格筋・心筋に重篤な臨床症状を起こす一方で、Dys遺伝子のexon45-55 (Ex.45-55) を欠損した患者の骨格筋症状はほぼ無症状である。このEx.45-55を欠失する短縮型Dys (Δ45-55Dys) の機能を明らかにするため、Ex.45-55を欠失させたDys遺伝子が発現するマウス(ΔTg)を作出し、mdxマウスと交配させてΔ45-55Dysのみが発現するマウス(Tg/mdx)を産出し、その機能を検討した。
Tg/mdxの筋病理所見・筋機能を野生型、mdxマウスと比較したところ、Tg/mdx骨格筋ではジストロフィン糖タンパク質複合体(DGC)の発現が回復しており、Δ45-55Dys は全長Dysとほぼ同等の機能を有していた。一方で、DGCに含まれるnNOSの局在がTg/mdxでは細胞膜から細胞質へ変化しており、細胞質で活性化されたnNOSが筋小胞体(SR)のリアノジン受容体 (RyR1) をニトロシル化し、mdxマウスと同様に恒常的に細胞内Ca2+濃度を上昇させた。しかし、RyR1のアゴニストを用いてRyR1の機能を検討したところ、刺激に対するTg/mdxのRyR1機能はmdxマウスと異なり正常マウスと同程度維持されていた。そこで、SRにCa2+を取り込む役割を担うSERCAの機能を比較したところTg/mdxのSERCA活性はmdxマウスより有意に回復していた。以上よりTg/mdxではSERCAの機能が維持され、SRにCa2+を取り込むことで、刺激に対するRyR1応答性が正常マウスと同程度維持されていたと考えられる。このことは筋細胞膜の安定性だけでなくSRを含む細胞内小器官の機能が筋ジストロフィーの病態と治療を考えるうえで重要であることを初めて示した。

研究成果

• [雑誌論文] Low intensity training of mdx mice reduces carbonylation and increases expression levels of proteins involved in energy metabolism and muscle contraction. (2015)
  • 著者名/発表者名: Hyzewicz J, Tanihata J, Kuraoka M, Ito N, Miyagoe-Suzuki Y, Takeda S
  • 雑誌名: Free Radic Biol Med 巻: 82 ページ: 122-136
  • DOI: 10.1016/j.freeradbiomed
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Long-term efficacy of systemic multiexon skipping targeting dystrophin exons 45-55 with a cocktail of vivo-morpholinos in mdx52 mice. (2015)
  • 著者名/発表者名: Echigoya Y, Aoki Y, Miskew B, Panesar D, Touznik A, Nagata T, Tanihata J, Nakamura A, Nagaraju K, Yokota T
  • 雑誌名: Mol Ther Nucleic Acids 巻: 4 ページ: e225
  • DOI: 10.1038/mtna.2014.76.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Enhancement of exon skipping in mdx52 mice by 2′-O-methyl-2-thioribothymidine incorporation into phosphorothioate oligonucleotides. (2015)
  • 著者名/発表者名: Masaki Y, Inde T, Nagata T, Tanihata J, Kanamori T, Seio K, Takeda S, Sekine M
  • 雑誌名: Med Chem Commun 巻: 6 ページ: 630-633
  • DOI: 10.1039/C5MD00079C
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Generation of muscular dystrophy model rats with a CRISPR/Cas system. (2014)
  • 著者名/発表者名: Nakamura K, Fujii W, Tsuboi M, Tanihata J, Teramoto N, Takeuchi S, Naito K, Yamanouchi K, Nishihara M
  • 雑誌名: Sci Rep 巻: 4 ページ: 5635
  • DOI: 10.1038/srep05635.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Truncated dystrophin with exon 45-55 deletion induced muscle atrophy and fiber type change through the hyper-nitrosylation of the ryanodine receptor type-1 and constant release of Ca2+ to the cytosol. (2014)
  • 著者名/発表者名: Tanihata J, Nagata T, Saito T, Ito N, Aoki Y, Nakamura A, Takeda S
  • 学会等名: 19th International Congress of the World Muscle Society
  • 発表場所: Academic center of Berlin, Berlin, Germany
  • 年月日: 2014-10-07 – 2014-10-11
• [学会発表] Exon45-55を欠失した短縮型dystrophinはRyR1をニトロシル化し、細胞内Ca2＋濃度を上昇させる． (2014)
  • 著者名/発表者名: 谷端 淳，永田哲也，齊藤 崇，伊藤尚基，中村昭則，武田伸一
  • 学会等名: 第69回日本体力医学会大会
  • 発表場所: 長崎・長崎大学
  • 年月日: 2014-09-19 – 2014-09-21
• [学会発表] Proteomic analysis shows that low intensity training reduces the carbonylation level and increases the expression of energy metabolism and muscle contraction proteins in mdx skeletal muscle. (2014)
  • 著者名/発表者名: Hyzewicz J, Tanihata J, Kuraoka M, Ito N, Miyagoe-Suzuki Y, Takeda S
  • 学会等名: 43th European Muscle Conference
  • 発表場所: University of Salzburg, Salzburg, Austria
  • 年月日: 2014-09-10 – 2014-09-14
• [学会発表] CRISPR/Cas法を用いた筋ジストロフィーモデルラットの作出 (2014)
  • 著者名/発表者名: 中村克行，藤井 渉，坪井誠也，谷端 淳，寺本奈保美，竹内志帆，内藤邦彦，山内啓太郎，西原真杉
  • 学会等名: 第157回日本獣医学会学術集会
  • 発表場所: 札幌・北海道大学
  • 年月日: 2014-09-09 – 2014-09-12
• [学会発表] Generation of Dystrophin mutated rats with a CRISPR/Cas system as a new animal model of muscular dystrophy. (2014)
  • 著者名/発表者名: Katsuyuki Nakamura, Wataru Fujii, Masaya Tsuboi, Jun Tanihata, Naomi Teramoto, Shiho Takeuchi, Kunihiko Naito, Keitaro Yamanouchi, Masugi Nishihara
  • 学会等名: 2014 FASEB Science Research Conferences（Skeletal Muscle Satellite and Stem Cells）
  • 発表場所: Steamboat Springs, Colorado, USA
  • 年月日: 2014-07-20 – 2014-07-25
• [学会発表] Low intensity endurance training restores the expression of troponin T and myosin binding protein C Fast type isoforms in gastrocnemius of mdx mice. (2014)
  • 著者名/発表者名: Janek Hyzewicz，谷端 淳，倉岡睦季，伊藤尚基，鈴木友子，武田伸一
  • 学会等名: 第35回日本炎症・再生医学会
  • 発表場所: 沖縄・万国津梁館
  • 年月日: 2014-07-01 – 2014-07-04
• [産業財産権] 筋細胞損傷抑制剤 (2014)
  • 発明者名: 橋戸和夫, 松坂恭成, 谷端 淳
  • 権利者名: 橋戸和夫, 松坂恭成, 谷端 淳
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 特願2014-226518
  • 出願年月日: 2014-11-06