2019 Fiscal Year Annual Research Report
Investigation of regulatory mechanism of cardiac mechanics by molecular-spring connectin and clinical application for heart failure
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17H00859
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| Research Institution | Kawasaki Medical School |
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Principal Investigator |
毛利 聡 川崎医科大学, 医学部, 教授 (00294413)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
塚田 孝祐 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 准教授 (00351883)
花島 章 川崎医科大学, 医学部, 講師 (70572981)
橋本 謙 川崎医科大学, 医学部, 准教授 (80341080)
氏原 嘉洋 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (80610021)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 心臓メカニクス / コネクチン / 心不全 / 拡張機能障害 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
心臓の拡張性は生体内最大のバネ分子コネクチンに規定されている。胎児・新生児期にはバネ領域の長いN2BA型が多く発現し、成長に伴ってバネ領域の短い成人型N2B型に転換する。しかし、圧負荷によるコネクチンアイソフォーム転換については、異なる報告がなされており、そこから心不全発症に至る分子メカニズムについても明らかにされていない。本年度の研究でモノクロタリンを投与した肺高血圧ラットを作製し、圧負荷によるコネクチンアイソフォーム発現を解析した。モノクロタリン投与２週後のラット右心室は、心エコー検査で右室圧の上昇が軽度であるが、既にN2BA型の発現がmRNAレベルだけでなく蛋白質レベルでも大幅に増えていた。さらに比較のため肺高血圧症ラット左室のコネクチンを調べたが、N2BA型の発現は認められず、液性因子ではなく圧負荷によってアイソフォーム転換が起きていることが示唆された。従って心臓は圧負荷を受けると、長いバネを持つコネクチンを発現させて適応するが、その後何らかの機構によって心不全に至ることが明らかとなった。現在、その分子機構の解明を進めている。一方、コネクチン結合蛋白質の探索で得られた、コネクチン遺伝子に隣接する遺伝子のKOマウスの心臓では、mRNAレベルのコネクチン発現量が7倍（N末端）～2倍（C末端）に増加しており、コネクチン蛋白質量も増加していた。そこで本遺伝子改変マウスを、コネクチン発現量増加モデルとして検討を進めた。本マウスは、通常の状態では心不全を発症しておらず、N2B型からN2BA型へのコネクチンアイソフォーム転換は認められなかったが、大動脈狭窄術による左室に圧負荷には非常に脆弱で数時間以内に死亡した。現在、この病態について分子レベルでの解析や心室微細構造を非固定で観察する位相差CTによる評価法の確立に取り組んでいる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
光ピンセットを用いてコネクチン分子の力学特性を張力-伸展長関係にて評価しようと試みているが、コネクチン弾性領域の両端にタグを付けた融合タンパクを精製したが、ビーズとの接着などの問題が解決しておらず今後も試行が必要なため。
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| Strategy for Future Research Activity |
引き続き力学的負荷に対する生体応答として大動脈結紮や肺高血圧など心不全モデルにおけるバネ分子コネクチンの力学的機能を評価するとともに、プロリン、グルタミン酸、バリン、リシンを多く含む弾性領域のメカノセンシング機構について酵母2-ハイブリッドスクリーニングにて得た候補分子の解析を行う。
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