PNPLA4機能不全がもたらすミトコンドリア異常症及び乳児突然死の発症機序解明

阐明PNPLA4功能障碍导致线粒体异常和婴儿猝死的发病机制

• 批准号: 21K15860
• 负责人: 入月 浩美
• 金额: $ 3万
• 依托单位: Niigata University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K15860/
• 关键词: PNPLA4; ミトコンドリア異常症; 乳児突然死; ゼブラフィッシュ; 脂質代謝異常

本研究の目的は、PNPLA4の分子生物学的機能を明らかとし、小児希少難病であるミトコンドリア呼吸鎖異常症の病態を解明することである。PNPLA4は申請者らがミトコンドリア呼吸鎖異常症の新規原因遺伝子として同定した遺伝子であり、本研究でその機能を解明する意義は大きい。PNPLA4の生体内での役割を解明するためにはモデル生物を用いた研究が必要不可欠だが、本遺伝子はマウスでは発現していない。そのため、申請者らはモデル生物としてpnpla4ノックアウトゼブラフィッシュを世界に先駆けて作製し、既に機能解析を進めている。ゼブラフィッシュは世代時間が短く、遺伝学やイメージング解析で非常に優れている。全ゲノム配列はヒトと高い相同性を有し、遺伝子数や主要臓器・組織の発生および構造もヒトとの類似性が高い。本研究を通してPNPLA4の詳細な分子生物学的機能が明らかとなれば、ミトコンドリア呼吸鎖異常症の新たな治療戦略の創出ならびに乳児突然死の発症予防に大きく寄与する可能性がある。本研究では既に、ホールマウントのin situハイブリダイゼーション法の結果から、ゼブラフィッシュ脳及び筋組織においてpnpla4 mRNAの発現が高いことを発見した。また、pnpla4ノックアウトゼブラフィッシュ脳を用いた網羅的脂質解析を実施し、トリアシルグリセロールの代謝異常を示唆する結果を得ている。現在、ゼブラフィッシュの筋組織、及び、PNPLA4ノックダウン細胞を試料とした網羅的脂質解析を実施し、既存の実験結果と照合してPNPLA4標的脂質の絞り込みを行っているところである。さらに、pnpla4ノックアウトゼブラフィッシュ脳を用いたミトコンドリア機能解析、及び、病理組織学的解析を実施している。

本研究的目的是阐明PNPLA4的分子生物学功能，并阐明线粒体呼吸链紊乱（一种罕见且难治的儿童疾病）的病理学。 PNPLA4是申请人鉴定为线粒体呼吸链疾病新致病基因的基因，本研究阐明其功能具有重要意义。使用模型生物进行研究对于阐明 PNPLA4 在体内的作用至关重要，但该基因在小鼠中不表达。因此，申请人在世界上第一个创建了pnpla4基因敲除斑马鱼作为模式生物，并且已经开始进行功能分析。斑马鱼的世代时间短，非常适合遗传学和成像分析。整个基因组序列与人类具有高度同源性，基因数量以及主要器官组织的发育和结构也与人类高度相似。如果通过这项研究阐明PNPLA4的详细分子生物学功能，可能会极大地有助于创建线粒体呼吸链疾病的新治疗策略和预防婴儿猝死。在本研究中，我们根据整体原位杂交的结果发现pnpla4 mRNA在斑马鱼的大脑和肌肉组织中高表达。我们还使用 pnpla4 敲除斑马鱼大脑进行了全面的脂质分析，并获得了表明三酰甘油代谢异常的结果。我们目前正在以斑马鱼肌肉组织和PNPLA4敲除细胞为样本进行全面的脂质分析，并通过与现有实验结果进行比较来缩小PNPLA4的目标脂质范围。此外，我们正在利用 pnpla4 敲除斑马鱼大脑进行线粒体功能分析和组织病理学分析。