心血管系の発生分化とその分子機構の解析

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09102005
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 矢崎 義雄 東京大学, 医学部・附属病院, 教授 (20101090)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 山崎 力 東京大学, 保健センター, 講師 (60251245) ; 塩島 一朗 東京大学, 医学部・附属病院, 助手 ; 栗原 裕基 東京大学, 医学部・附属病院, 助手 (20221947) ; 小室 一成 東京大学, 医学部・附属病院, 講師 (30260483)
• Keywords: 心筋細胞 / ホメオボックス / 発生 / ノックアウトマウス / トランスジェニックマウス / 平滑筋細胞 / 神経堤細胞 / エンドセリン

Research Abstract

1. 心筋細胞の分化
9年度に心筋特異的ホメオボックス蛋白であるCsxは、心筋に豊富に発現するジンクフィンガー蛋白であるGATA4と会合してANP遺伝子の転写を強力に活性化することを明らかにした。10年度には、Csxと会合する未知の蛋白を酵母のtwo hybrid systemにより単離した。Csxに会合する蛋白が10以上得られたが、その内の1つは11個のジンクフィンガーを持つ蛋白(仮名CAP:Csx assosciated protein)であった。CAPは今までに報告のない蛋白であり、抗体を作成し、免疫染色したところ核に存在したことより、転写因子と考えられた。whole mount in situ及びノーザン解析にて発現は、胎仔期に心臓と脳に認められ、成熟すると心臓にのみ認められた。酵母のtwo hybrid system及びGST融合蛋白の実験から、CsxとCAPの会合には、CsxのホメオドメインとN末領域、CAPのジンクフィンガー領域が重要であることが判明した。COS細胞にトランスフェクションしてCAPの機能について解析したところ、CAPはCsxにより活性化されたANPの転写を強く抑制した。
2. 平滑筋の分化
神経堤細胞の平滑筋への分化機構に関して、ET-1が神経堤細胞の発生分化過程における上皮-間葉相互作用の介在因子として、血管平滑筋細胞などへの分化・増殖を促進している可能性が考えられ、ET-1の下流にbHLH型転写因子のHANDが存在し、さらに下流にある遺伝子のE-boxに結合して転写を誘導する一連の機構が示唆された。
また、平滑筋への分化および機能発現の過程で、チロシンリン酸化シグナルを伝達するアダプター蛋白であるCasの発現・リン酸化が起こり、正常な心血管形成にも重要な役割を果たしていることを、ノックアウトマウスの解析・平滑筋への分化能を有する細胞培養系を用いた実験で明らかにした。

Research Products

• [Publications] Takano H,Komuro I et al.: "The Rho Family G Proteins Play a Critical Role in Muscle Differentiation." Mol.Cell.Biol. 18. 1580-1589 (1998)
• [Publications] Yamazaki T,Komuro I et al.: "Role of Ion Channels and Exchagers in Mechanical Strech -Induced Cardiomyocyte Hypertrophy." Circ.Res.82. 430-437 (1998)
• [Publications] Kudoh S,Komuro I et al.: "Mechanical Stretch Induces Hypertrophic Responses in Cardiac Myocytes of Angiotensin II Type 1a Receptor Knockout Mice." J.Biol.Chem.273. 24037-24043 (1998)
• [Publications] Tanaka M,Kasahara H et al.: "Vertebrate Homologs of Tinman and Bagpipe : Roles of the Homeobox Genes in Cardiovascular Development." Develop.Genetics. 22. 239-249 (1998)
• [Publications] Aikawa R,Komuro I et al.: "Rho Family Small G Proteins Play Critical Roles in Mechanical Stress-Induced Hypertrophic Responses in Cardiac Myocytes." Circ.Res.(発表予定).
• [Publications] Shiojima I,Komuro I et al.: "Context-Dependent Transciptional Cooperation Mediated by Cardiac Transcription Factors Csx/Nkx-2.5 and GATA-4" J.Biol.Chem.(発表予定).
• [Publications] Komuro I and Yazaki Y: "Molecular Mechanism of Cardiac Hypertrophy. in “Pathogenetic Basis of Myocardial Disease"" Willerson,Virmani,Narula,Ballester and Carrio (発表予定),
• [Publications] Komuro I: "Characterization of Cardiac Homeobox Gene CSX/NKX-2.5. in “Developmental Mechanisms of Heart Disease"" Markwald PR,Clark EB and Takao A (発表予定),