2021 Fiscal Year Annual Research Report
血管透過性のダイナミクスを司る低分子量Gタンパク質Rap1の分子的基盤の解明
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21H02665
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| Research Institution | Nippon Medical School |
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Principal Investigator |
福原 茂朋 日本医科大学, 大学院医学研究科, 大学院教授 (70332880)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
寺井 健太 京都大学, 医学研究科, 准教授 (20616073)
高野 晴子 国立研究開発法人国立循環器病研究センター, 研究所, 上級研究員 (40532891) [Withdrawn]
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 血管透過性 / 血流 / 低分子量Gタンパク質Rap1 / 急性呼吸窮迫症候群 / 腫瘍血管 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、低分子量Gタンパク質Rap1がVE-cadherinを介した内皮細胞間接着を増強し、血管透過性を低下させる機構を解明することを目的としている。本年度は以下の研究成果を得た。
血流に起因する流れずり応力が、三量体Gタンパク質Gs－サイクリックAMP（cAMP）－Epac1経路を介してRap1を活性化し、正常組織の血管透過性を低い状態に維持しているか検討した。ヒト肺動脈血管内皮細胞にin vitroで流れずり応力を負荷すると、収縮性アクチン繊維ストレスファイバーが消失し、その一方で、細胞間接着部位に沿ったアクチン繊維束が形成されることで、VE-cadherin接着が増強することがわかった。また、血管内皮特異的Gs欠損マウスは、血管内皮特異的Rap1欠損マウスと同様に肺と心臓において血管透過性が亢進していることを発見した。以上の結果から、流れずり応力－Gs－cAMP－Epac1経路がRap1を活性化し、血管透過性を制御していることが示唆された。
炎症による血管透過性亢進とRap1シグナルの関連性を明らかにするため、正常状態では血管透過性亢進などの異常を示さないRap1a遺伝子を1アリルのみ保持したマウスに、リポポリサッカライド（LPS）を静脈注射し、各臓器における血管透過性をEvans Blue漏出実験により解析した。コントロールマウス比べ、LPS投与による肺血管透過性亢進が劇的に亢進していることがわかった。本結果より、Rap1シグナルには、炎症による血管透過性亢進を抑える効果があることが示された。これまでに炎症性サイトカインはホスホジエステラーゼを誘導することで、cAMPを分解し、血管透過性を亢進することが報告されていることから、炎症性サイトカインはcAMP-Epac1-Rap1経路を抑制することで、血管透過性を亢進している可能性が示唆された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度は、血管内皮特異的Rap1欠損マウスの解析を進め、論文化に必要な実験データのほとんどを得ることができた。また、Rap1による血管透過性制御の上流シグナルについても解析を進め、血流に起因する流れずり応力によるGs-cAMP-Epac1経路が関与する可能性を示した。さらに、炎症性サイトカインによる血管透過性亢進に、Rap1シグナルの抑制が関与する可能性を示すことができた。「腫瘍血管ではVEGFが血流によるcAMPシグナルを抑えることで、Rap1を抑制し血管透過性を亢進する」との仮説の検証については、実験系の確立に取り組んだ。以上を総合的に考え、「おおむね順調に進展している」との自己評価にした。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、血管内皮特異的Rap1欠損マウスの解析より得られた研究成果の論文化を最優先に進めていく。また、「血流による流れずり応力がGs－cAMP－Epac1経路を介してRap1を活性化し、正常組織の血管透過性を低い状態に維持している」との仮説を、主にin vitro実験系を用いて検証する。さらに、「炎症性サイトカインはcAMP-Epac1-Rap1経路を抑制することで、血管透過性を亢進している」との仮説についても、in vitroおよびin vivo実験系を用いて解析をし、検証していく。また、腫瘍血管の透過性亢進とRap1シグナルの関連性については、早急に実験系を確立し、解析を進めていく。
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[Journal Article] Mechanical loading of intraluminal pressure mediates wound angiogenesis by regulating the TOCA family of F-BAR proteins2022
Author(s)
Yuge S, Nishiyama K., Arima Y., Hanada Y., Oguri-Nakamura E., Hanada S., Ishii T., Wakayama Y., Hasegawa U., Tsujita K., Yokokawa R., Miura T., Itoh T., Tsujita K., Mochizuki N., Fukuhara S.
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Journal Title
Nature Communications
Volume: 13
Pages: 2594
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Lysine demethylase 2B regulates angiogenesis via Jumonji C dependent suppression of angiogenic transcription factors.2022
Author(s)
Sasaki Y., Higashijima Y., Suehiro J., Sugasawa T., Oguri-Nakamura E., Fukuhara S., Nagai N., Hirakawa Y., Wada Y., Nangaku M., Kanki Y.
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Journal Title
Biochem Biophys Res Commun.
Volume: 12
Pages: 16-23
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Proper migration of lymphatic endothelial cells requires survival and guidance cues from arterial mural cells.2022
Author(s)
Peng D., Ando K., Hu?mann M., Gloger M., Skoczylas R., Mochizuki N., Betsholtz C., Fukuhara S., Schulte-Merker S., Lawson ND., Koltowska K
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Journal Title
eLife
Volume: 11
Pages: e74094
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Mechanical load regulates bone growth via periosteal Osteocrin2021
Author(s)
Watanabe-Takano H., Ochi H., Chiba A., Matsuo A., Kanai Y., Fukuhara S., Ito N., Sako K., Miyazaki T., Tainaka K., Harada I., Sato S., Sawada Y., Minamino N., Takeda S., Ueda H.R., Yasoda A., Mochizuki N.
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Journal Title
Cell Reports
Volume: 36
Pages: 109380
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Conserved and context-dependent roles for Pdgfrb signaling during zebrafish vascular mural cell development.2021
Author(s)
Ando K., Shih Y.-H., E. Lwaki, Grosse A, Portman D., Chiba A., Mattonet K., Gerri C., Stainier D.Y.R, Mochizuki N., Fukuhara S., Betsholtz C, Lawson N.D.
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Journal Title
Dev. Biol.
Volume: 479
Pages: 011-22
DOI
Peer Reviewed
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