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2015 年度 実施状況報告書

神経再生におけるcellular Factor XIII 活性化機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 26350958
研究機関金沢大学

研究代表者

杉谷 加代  金沢大学, 保健学系, 助教 (20162258)

研究分担者 北村 敬一郎  金沢大学, 保健学系, 教授 (80283117)
郡山 恵樹  鈴鹿医療科学大学, 薬学部, 准教授 (70397199)
研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
キーワードFactor XIII-A / activation peptide / optioc nerve / retina / zebrafish / transglutaminase / regeneration / neurite outgrowth
研究実績の概要

Factor XIII(FXIII)は、血液凝固の最終段階で働いてフィブリンを重合するタンパク架橋酵素、トランスグルタミナーゼファミリーの一つとして知られる。このFXIIIの酵素活性を担うAサブユニット(FXIII-A)は、血液凝固作用だけでなく神経のダメージを修復する過程においても酵素が活性化することが、金魚を用いた実験で確認された。
FXIII-A活性化のメカニズムを検索するため、ゼブラフィッシュの視神経および網膜を中心とした視覚系中枢神経組織を用いた。それは、ゼブラフィッシュは遺伝子のデータベースの構築が最も進んだ実験動物の一つであることに加え、実験的に魚類の視神経を損傷させると自発的なFXIII-Aの活性化が網膜および視神経で起こるからである。視神経損傷後、経時的に網膜、視神経、視蓋の組織を摘出し、total RNAを抽出して、FXIII-Aの発現変化をリアルタイムPCRで調べた。酵素活性中心をコードする部分については、網膜・視神経ともに、視神経損傷後3日以内にmRNAが上昇することが確認された。一方、トロンビン存在下で切り出されるActivation peptides をコードする領域について、FAMプローブを設計し、同様にリアルタイムPCRで検索したところ、視神経損傷前よりmRNA発現が約半分に減少していることが確認された。網膜・視神経組織におけるトロンビンの発現は認められなかったことから、トロンビンの関与しない、non-proteolytic なFXIII-Aの活性化が神経組織では起こっており、転写・翻訳レベルでの調節機構が存在することが示唆された。

現在までの達成度 (区分)
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

ゼブラフィッシュの視神経損傷モデルを使用することにより、FXIII-Aが網膜および視神経の両方でFXIII-Aの発現が視神経損傷後早期の段階で著明に増加することが確認できた。その際、酵素の活性化は、FXIII-Aのアミノ酸配列のうち、activation peptide としてトロンビンで切り出される部位が転写・翻訳の段階で抑制され、最初から活性化タイプのFXIII-Aが損傷網膜および視神経で発現することが明らかになった。

今後の研究の推進方策

ゼブラフィッシュの視神経は損傷後も完全に修復し、機能回復の見られることがわかっている。この視神経修復過程では、FXIII-Aの他、細胞生存に関わる分子や山中ファクターとして知られるsox2, c-Myc, KLF4などの転写因子など、多数の再生関連分子の発現が同時期に観察される。これらの分子との相互関係などについて、今後さらに検討を進める予定である。

次年度使用額が生じた理由

ほぼ計画的に予算執行を行ったつもりであったが、当該年度予算の数%を繰り越す形となった。これは、年度末のセールで通常より試薬キットを安く購入したための+誤差であり、次年度有効に使用する予定である。

次年度使用額の使用計画

FXIII-A遺伝子発現の中枢神経損傷における生理的意義について、他の創傷治癒に関与する分子との関わりも含め、検討を行う予定である。

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2016 2015 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 3件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] A Possible Role of Neuroglobin in the Retina After Optic Nerve Injury: A Comparative Study of Zebrafish and Mouse Retina.2016

    • 著者名/発表者名
      Sugitani K, Koriyama Y, Ogai K, Wakasugi K, Kato S.
    • 雑誌名

      Adv Exp Med Biol.

      巻: 854 ページ: 671-675.

    • DOI

      10.1007/978-3-319-17121-0_89.

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Cell Fate of Müller Cells During Photoreceptor Regeneration in an N-Methyl-N-nitrosourea-Induced Retinal Degeneration Model of Zebrafish.2016

    • 著者名/発表者名
      Ogai K, Hisano S, Sugitani K, Koriyama Y, Kato S.
    • 雑誌名

      Adv Exp Med Biol.

      巻: 854 ページ: 685-692

    • DOI

      10.1007/978-3-319-17121-0_91.

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Nitric Oxide Synthase Activation as a Trigger of N-methyl-N-nitrosourea-Induced Photoreceptor Cell Death.2016

    • 著者名/発表者名
      Hisano S, Koriyama Y, Ogai K, Sugitani K, Kato S.
    • 雑誌名

      Adv Exp Med Biol.

      巻: 854 ページ: 379-384

    • DOI

      10.1007/978-3-319-17121-0_50.

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Mechanism of non-enzymatic activation of Factor XIII-A in zebrafish retina and optic nerve after optic nerve injury2015

    • 著者名/発表者名
      杉谷 加代, 郡山 恵樹, 大貝 和裕, 加藤 聖
    • 学会等名
      第58回日本神経化学会大会
    • 発表場所
      大宮ソニックシティ
    • 年月日
      2015-09-11 – 2015-09-13
  • [備考] Dep.Mol.Neurobiol.Grad.Sch.Med.Sci.Kanazawa Univ.

    • URL

      http://neuro.w3.kanazawa-u.ac.jp/

URL: 

公開日: 2017-01-06  

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