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2016 年度 実績報告書

心臓のマクロ機能と遺伝子発現連関のための情報制御:酸素環境応答のフィジオーム解析

研究課題

研究課題/領域番号 26282127
研究機関川崎医科大学

研究代表者

毛利 聡  川崎医科大学, 医学部, 教授 (00294413)

研究分担者 橋本 謙  川崎医科大学, 医学部, 講師 (80341080)
氏原 嘉洋  川崎医科大学, 医学部, 助教 (80610021)
研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
キーワード心筋細胞 / 分裂 / 酸素 / 胎児循環 / 細胞周期 / 再生医療
研究実績の概要

胎生期に分裂能を有する心筋細胞は出生後に分裂を止め肥大によって心臓を成長させる。我々はその理由が成体に比べて著しい低酸素環境にある胎児循環から出生後の肺呼吸開始による酸素分圧上昇にあるとの仮説を立て検証した。生体においては出生前後で酸素環境のみならず栄養状態や血行動態も劇的に変化するため、胎児-新生児間の遺伝子発現変化と胎児培養心筋細胞を低酸素(3%)から高濃度酸素(20%)に変換した際の遺伝子発現変化を比較した。共通して発現が増加した51遺伝子について低酸素培養細胞系にてノックダウン(KD)を行い、細胞分裂を強く抑制した11遺伝子を選定した (Mcm3, Ccne2, Ccna2, Fam64a, Cdca5, Tuba1b, Myl4, Nusap1, Pgk1, Aldoa , Aurkb)。これらの中でKDによる細胞分裂抑制効果が最大であったFam64aについて細胞分裂周期との関連を調べた。Fam64aは胎児心筋の核に豊富に発現していたが出生後に劇的に減少し、培養系実験においても酸素分圧上昇により同様に減少した。また、Fam64aKDは細胞周期促進遺伝子や分裂マーカーKi67発現を抑制し、バキュロウイルスによるFam64a強制発現で心筋細胞分裂は増加した。実験は一般的な細胞分裂マーカーだけでなく、本研究で確立した酸素環境制御タイムラプス実験系による核分裂・細胞質分裂の直接観察によっても評価した。これにより有糸分裂中の心筋細胞においてGFP付加Fam64aが急速に消失することを観察した。この現象の機序として、metaphaseからanaphaseへの移行期におけるAPC/CによるFam64a分解が考えられ、APC/C結合部位の変位Fam64aを作成して確認することが出来た。これらの結果からFam64aは心筋細胞分裂に関与し再生医療の有望なターゲットとなり得ると考える。

現在までの達成度 (段落)

28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

28年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額が生じた理由

28年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額の使用計画

28年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (19件)

すべて 2017 2016

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 謝辞記載あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (15件) (うち国際学会 1件、 招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Complete primary structure of the I-band region of connectin at which mechanical property is modulated in zebrafish heart and skeletal muscle.2017

    • 著者名/発表者名
      Hanashima A, Hashimoto K, Ujihara Y, Honda T, Yobimoto T, Kodama A, Mohri S.
    • 雑誌名

      Gene

      巻: 596 ページ: 19-26

    • DOI

      10.1016/j.gene.2016.10.010

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Effects of induced Na+/Ca2+ exchanger overexpression on the spatial distribution of L-type Ca2+ channels and junctophilin-2 in pressure-overloaded hearts2016

    • 著者名/発表者名
      Ujihara Y, Mohri S, Katanosaka Y.
    • 雑誌名

      Biochemical and Biophysical Research Communications

      巻: 480 ページ: 564-569

    • DOI

      10.1016/j.bbrc.2016.10.090

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Induced NCX1 overexpression attenuates pressure overload-induced pathological cardiac remodelling2016

    • 著者名/発表者名
      Ujihara Y, Iwasaki K, Takatsu S, Hashimoto K, Naruse K, Mohri S, Katanosaka Y.
    • 雑誌名

      Cardiovascular Research

      巻: 111 ページ: 348-361

    • DOI

      https://doi.org/10.1093/cvr/cvw113

    • 査読あり
  • [雑誌論文] ANGPTL2 activity in cardiac pathologies accelerates heart failure by perturbing cardiac function and energy metabolism.2016

    • 著者名/発表者名
      Tian Z, Miyata K, Kadomatsu T, Horiguchi H, Fukushima H, Tohyama S, Ujihara Y, Okumura T, Yamaguchi S, Zhao J, Endo M, Morinaga J, Sato M, Sugizaki T, Zhu S, Terada K, Sakaguchi H, Komohara Y, Takeya M, Takeda N, Araki K, Manabe I, Fukuda K, Otsu K, Wada J, Murohara T, Mohri S, Yamashita JK, Sano M, Oike Y.
    • 雑誌名

      Nature Communication

      巻: 13016 ページ: 1-19

    • DOI

      10.1038/ncomms13016

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 脊椎動物の心臓進化:冠循環の血流特性と心臓メカニクスからの推測2017

    • 著者名/発表者名
      毛利 聡
    • 学会等名
      第94回日本生理学会大会
    • 発表場所
      アクトシティコングレスセンター、浜松、日本
    • 年月日
      2017-03-29
    • 招待講演
  • [学会発表] 圧負荷によって誘導される不全心におけるjunctphilin-2の局在変化に及ぼすNCX-1の影響2017

    • 著者名/発表者名
      氏原 嘉洋, 橋本 謙, 成瀬 恵治, 毛利 聡, 片野坂 友紀
    • 学会等名
      第94回日本生理学会大会
    • 発表場所
      アクトシティコングレスセンター、浜松、日本
    • 年月日
      2017-03-28
  • [学会発表] 脊椎動物の冠循環心臓及び非冠循環心臓におけるコネクチン弾性構造の決定2017

    • 著者名/発表者名
      花島章, 橋本謙, 氏原嘉洋, 本田威, 児玉 彩, 毛利聡
    • 学会等名
      第94回日本生理学会大会
    • 発表場所
      アクトシティコングレスセンター、浜松、日本
    • 年月日
      2017-03-27
  • [学会発表] コネクチンnovex-3アイソフォームはマウスにおいて胎児心筋細胞の分裂を促進する2017

    • 著者名/発表者名
      橋本 謙、児玉 彩、呼元知子、本田 威、花島 章、氏原嘉洋、毛利 聡
    • 学会等名
      第94回日本生理学会大会
    • 発表場所
      浜松、日本
    • 年月日
      2017-03-27
  • [学会発表] 心臓の機械特性制御分子コネクチンと陸棲脊椎動物進化2017

    • 著者名/発表者名
      毛利 聡
    • 学会等名
      日本機械学会 第29回バイオエンジニアリング講演会
    • 発表場所
      ウインクあいち、名古屋、日本
    • 年月日
      2017-01-20
    • 招待講演
  • [学会発表] コネクチンの弾性構造解析による脊椎動物心臓進化解明2017

    • 著者名/発表者名
      花島章, 橋本謙, 氏原嘉洋, 本田威, 児玉彩, 毛利聡
    • 学会等名
      生体運動研究合同班会議2017
    • 発表場所
      神戸国際会議場、神戸、日本
    • 年月日
      2017-01-08
  • [学会発表] Relationship between heart evolution and elastic structure of connectin in vertebrate2016

    • 著者名/発表者名
      Akira Hanashima, Ken Hashimoto, Yoshihiro Ujihara, Takeshi Honda, Tomoko Yobimoto, Aya Kodama, Satoshi Mohri
    • 学会等名
      The 22nd International congress of zoology
    • 発表場所
      Okinawa Convention Center, Okinawa, Japan
    • 年月日
      2016-11-17
    • 国際学会
  • [学会発表] Fam64aは哺乳類出生時の心筋細胞分裂停止に関与する2016

    • 著者名/発表者名
      橋本謙、本田威、花島章、氏原嘉洋、毛利聡
    • 学会等名
      第68回日本生理学会中国四国地方会
    • 発表場所
      岡山大学、岡山、日本
    • 年月日
      2016-11-06
  • [学会発表] 哺乳類と鳥類の心臓は独立して進化し、同じ形に辿り着いた:バネ分子コネクチンによる心室機械特性からの考察2016

    • 著者名/発表者名
      毛利聡、花島章、本田威、氏原嘉洋、橋本謙
    • 学会等名
      第68回日本生理学会中国四国地方会
    • 発表場所
      岡山大学、岡山、日本
    • 年月日
      2016-11-06
  • [学会発表] 巨大弾性蛋白質コネクチンを指標とした脊椎動物心臓進化解析2016

    • 著者名/発表者名
      花島章、橋本謙、氏原嘉洋、本田威、呼元知子、児玉彩、毛利聡
    • 学会等名
      日本進化学会第18回大会
    • 発表場所
      東京工業大学、東京、日本
    • 年月日
      2016-08-26
  • [学会発表] 心筋バネ分子コネクチンによる肺呼吸脊椎動物における冠循環心臓進化の検討2016

    • 著者名/発表者名
      毛利聡、花島章、氏原嘉洋、橋本謙
    • 学会等名
      日本進化学会第18回大会
    • 発表場所
      東京工業大学、東京、日本
    • 年月日
      2016-08-25
  • [学会発表] ゼブラフィッシュ横紋筋コネクチンの一次構造2016

    • 著者名/発表者名
      花島 章, 橋本 謙, 氏原 嘉洋, 本田 威, 児玉 彩, 呼元 知子, 毛利 聡
    • 学会等名
      日本筋学会第2回学術集会
    • 発表場所
      国立精神・神経医療研究センター、東京、日本
    • 年月日
      2016-08-05
  • [学会発表] Fam64aは低酸素によって誘導される哺乳類胎児心筋細胞の増殖に必須である2016

    • 著者名/発表者名
      橋本 謙, 本田 威, 花島 章, 氏原 嘉洋, 毛利 聡
    • 学会等名
      第55回日本生体医工学会大会
    • 発表場所
      富山国際会議場、富山、日本
    • 年月日
      2016-04-27
  • [学会発表] 心不全進行過程におけるNa+/Ca2+交換体の強制発現が心筋細胞の微細構造に及ぼす影響2016

    • 著者名/発表者名
      氏原嘉洋, 橋本謙, 成瀬恵治, 毛利聡, 片野坂友紀
    • 学会等名
      第55回日本生体医工学会大会
    • 発表場所
      富山国際会議場、富山, 日本
    • 年月日
      2016-04-27
  • [学会発表] 冠循環及び非冠循環心臓におけるコネクチンの弾性構造2016

    • 著者名/発表者名
      花島章、橋本謙、氏原嘉洋、本田威、呼元知子、毛利聡
    • 学会等名
      第55回日本生体医工学会大会
    • 発表場所
      富山国際会議場、富山、日本
    • 年月日
      2016-04-26

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公開日: 2018-01-16  

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