心筋の機能維持・代謝制御とその破綻に関わる転写・エピジェネティック制御機構の解明

2015 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 26293187
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 桑原 宏一郎 京都大学, 医学(系)研究科(研究院), 講師 (30402887)
• 研究分担者: 木下 秀之 京都大学, 医学(系)研究科(研究院), 准教授 (30467477) ; 中川 靖章 京都大学, 医学(系)研究科(研究院), 助教 (70452357)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• キーワード: 遺伝子 / シグナル経路 / 循環器 / 分子心臓病学

研究実績の概要

本申請研究では、不全心において特徴的に認められる遺伝子発現変化に関わる転写・エピジェネティック調節経路の解明を通した慢性心不全の分子病態解明と、それに基づく新規治療標的・戦略の同定・構築をめざし、これまで申請者が明らかにしてきた病的心筋リモデリングに関わる転写調節経路について解析を行う。本年度は昨年度から引き続き具体的に以下のような研究を行った。1), 心筋特異的NRSFコンディショナルノックアウトマウス(CKO)の表現系解析及びその分子機構解明。昨年度までの研究で心筋特異的NRSFノックアウトマウスおよび優性抑制変異NRSF心筋特異的過剰発現マウス(dnNRSF-Tg)の心機能低下にGaphaOタンパクをコードするGNAO1遺伝子の発現亢進の関与を見出し、上記2系統のマウスとGNAO1ノックアウトマウスの交配を行い、その表現型を解析した。現在までのプレリミナリーなデータではGNAO1ヘテロノックアウトにより上記2系統マウスの心機能が改善する結果が得られており、現在その詳細な分子機構の解析を行っている。2)Rho依存性転写活性化因子MRTF-Aの病的心筋リモデリングにおける意義の解析とそれに基づく新規心不全予防・治療薬開発。より選択性の高く、オフターゲット効果の少ないMRTF-A阻害薬開発を共同研究で進めると同時に、心不全マウスであるdnNRSF-TgとMRTF-Aノックアウトマウスとの交配を開始し、解析を開始した。3)新規心不全治療標的としてのTRPC6/3イオンチャネルの意義の解明。 TRPC阻害薬を心不全モデルマウスであるdnNRSF-Tgに投与し、その心機能が改善される結果をプレリミナリーに得、その解析を継続している。またTRPC3/6ダブルノックアウトマウスとdnNRSF-Tgとの交配を行い、現在その表現型解析を行っている。

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

昨年度の研究成果を継続、発展させ、NRSFエピジェネティクス経路の下流標的としてのGNAO1の可能性を見出し、そのノックアウトマウスも使用して興味深い結果を得て研究を継続している。またその他の経路に関しても複数系統のノックアウトマウスの開発に成功し、また一部は心臓病モデルに対する阻害薬投与も行い、それら解析を行っており、今後のさらなる解析結果の蓄積に興味がもたれる。

今後の研究の推進方策

研究はおおむね順調に進捗しており本年度も複数の遺伝子改変動物を用いて精力的に研究を推進したい。具体的には特に以下の項目を中心に研究を継続、展開したい。1), 心筋特異的NRSFコンディショナルノックアウトマウス(CKO)の表現系解析及びその分子機構解明。NRSFエピジェネティクス経路下流標的におけるGNAO1の関与に関する解析をそのノックアウトマウスおよび阻害薬を用いてさらに詳細を検討する。また、 NRSF CKOを用いて、おこなったマイクロアレイ解析などのエピゲノム解析法結果からさらなる下流標的の同定を試みる。2)心不全マウスであるdnNRSF-TgとMRTF-Aノックアウトマウスとの交配を継続し、その解析を行う。3) TRPC3/6ダブルノックアウトマウスとdnNRSF-Tgとの交配を継続し、その表現型解析を行う。4)心筋特異的薬剤誘導性HDAC1/2ダブルコンディショナルノックアウトマウス(CKO)の解析。HDAC1/2の成獣マウス心筋におけるダブルCKOを作成しており、その表現形質及びそこに関わる転写・エピゲノム制御機構を解析する。5) LSD1 およびG9aコンディショナルノックアウトマウス(CKO)の解析。LSD1 floxマウスおよびG9a floxマウスとalphaMHC-creとの交配によるそれぞれの遺伝子の心臓特異的cKOの作成を行っており、その解析を行う。

研究成果

• [国際共同研究] Michigan State University/University Of Texas/University of Michigan(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: Michigan State University/University Of Texas/University of Michigan
• [雑誌論文] The renin-angiotensin system promotes arrhythmogenic substrates and lethal arrhythmias in mice with non-ischemic cardiomyopathy (2016)
  • 著者名/発表者名: Yamada C, Kuwahara K, Yamazaki M, Nakagawa Y, Nishikimi T, Kinoshita H, Kuwabara Y, Minami T, Yamada Y, Junko Shibata J, Nakao K, Cho K, Arai Y, Honjo H, Kamiya K, Nakao K and Kimura T
  • 雑誌名: Cardiovasc Res 巻: 109 ページ: 162-73
  • DOI: 10.1093/cvr/cvv248
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Differential relationships between anemia and outcomes among subgroups of patients with chronic heart failure. (2015)
  • 著者名/発表者名: Nakagawa Y, Yasuno S, Kuwahara K
  • 雑誌名: Circ Journal 巻: 70 ページ: 1893-1894
  • DOI: 10.1253/circj.CJ-15-0852.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Pro-B-type natriuretic peptide is cleaved intracellularly: impact of distance between O-glycosylation and cleavage sites (2015)
  • 著者名/発表者名: Nishikimi T, Nakagawa Y, Minamino N, Ikeda M, Tabei K, Fujishima A, Takayama K, Akimoto K, Yamada C, Nakao K, Minami T, Kuwabara Y, Kinoshita H, Tsutamoto T, Ishimitsu T, Kangawa K, Kuwahara K, Nakao K
  • 雑誌名: American Journal of Physiology Regulatory, Integrative and Comparative Physiology 巻: 309 ページ: R639-649
  • DOI: 10.1152/ajpregu.00074.2015.
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] The Local CNP/GC-B system in growth plate is responsible for physiological endochondral bone growth. (2015)
  • 著者名/発表者名: Nakao K, Osawa K, Yasoda A, Yamanaka S, Fujii T, Kondo E, Koyama N, Kanamoto N, Miura M, Kuwahara K, Akiyama H, Bessho K, Nakao K.
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 5 ページ: 10554
  • DOI: 10.1038/srep10554.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The organ-protective effect of N-type Ca2+ channel blockade. (2015)
  • 著者名/発表者名: Kuwahara K, Kimura T.
  • 雑誌名: Pharmacology&Therapeutics 巻: 151 ページ: 1-7
  • DOI: 10.1016/j.pharmthera.2015.02.001
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Somatic chromosomal translocation between Ewsr1 and Fli1 loci leads to dilated cardiomyopathy in a mouse model. (2015)
  • 著者名/発表者名: Tanaka M, Yamaguchi S, Yamazaki Y, Kinoshita H, Kuwahara K, Nakao K, Jay PY, Noda T, Nakamura T.
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 5 ページ: 7826
  • DOI: 10.1038/srep07826
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] 心不全患者におけるproBNPの分泌と代謝についての検討 (2015)
  • 著者名/発表者名: 中川靖章、錦見俊雄、桑原宏一郎、木下秀之,山田千夏、南野直人、中尾一和、木村剛
  • 学会等名: 第19回 日本心血管内分泌代謝学会学術集会
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2015-12-10 – 2015-12-12
• [学会発表] O型糖鎖修飾を介したヒトBNPプロセシング調節に関与する糖転移酵素についての検討 (2015)
  • 著者名/発表者名: 中川靖章、錦見俊雄、桑原宏一郎、木下秀之,山田千夏、南野直人、中尾一和、木村剛
  • 学会等名: 第19回 日本心血管内分泌代謝学会学術集会
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2015-12-10 – 2015-12-12
• [学会発表] MiR30-GALNT axis-mediated regulation of glycosylation participates in the secretion of proBNP in failing hearts (2015)
  • 著者名/発表者名: 桑原宏一郎、中川靖章、錦見俊雄、中尾一和、木村剛
  • 学会等名: 第32回 国際心臓学会日本部会 (ISHR 2015)
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2015-12-10 – 2015-12-12
• [学会発表] 心不全進展にかかわる心筋遺伝子転写調節分子経路の解明 (2015)
  • 著者名/発表者名: 桑原宏一郎
  • 学会等名: 第19回 日本心不全学会
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2015-10-22 – 2015-10-24
  • 招待講演
• [学会発表] NRSF plays an essential role in the regulation of cardiac gene expression and function (2015)
  • 著者名/発表者名: 桑原宏一郎
  • 学会等名: 第58回 日本神経化学会大会
  • 発表場所: 大宮
  • 年月日: 2015-09-11 – 2015-09-12
  • 招待講演
• [学会発表] N-type Ca2+ channels blockade restores the cardiac autonomic balance and prevents lethal arrhythmias in mice with dilated cardiomyopathy (2015)
  • 著者名/発表者名: Koichiro Kuwahara, Yuko Yamada, Hideyuki Kinoshita, Yasuaki Nakagawa, Kazuwa Nakao and Takeshi Kimura
  • 学会等名: 25th European Meeting on Hypertension and Cardiovascular Protection (European Society of Hypertension)
  • 発表場所: ミラノ
  • 年月日: 2015-06-12 – 2015-06-15
• [学会発表] Ion channel remodeling in the progression of heart failure (2015)
  • 著者名/発表者名: 桑原宏一郎
  • 学会等名: 第79回 日本循環器学会学術集会
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2015-04-24 – 2015-04-26
  • 招待講演
• [学会発表] 心機能の破綻と維持における転写調節経路の解明～心不全新規治療法の探索～ (2015)
  • 著者名/発表者名: 桑原宏一郎
  • 学会等名: 第52回 日本臨床分子医学会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2015-04-10 – 2015-04-11
  • 招待講演
• [備考] 京都大学医学部付属病院循環器内科 心血管内分泌代謝グループ
  • URL: http://kyoto-u-cardio.jp/kisokenkyu/cat236/