ポリアミンが誘導するリピート病の発症機構とその制御による病態抑制効果の解明

阐明多胺诱导的重复性疾病的发病机制及其控制的抑制效果

• 批准号: 22K07357
• 负责人: 小黒 明広
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Jikei University School of Medicine
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K07357/
• 关键词: RAN翻訳; ポリアミン; リピート病; 無細胞翻訳系; 筋強直性ジストロフィー

リピート病は、遺伝子に存在する繰り返し配列の異常伸長を特徴とする難治性の疾患群である。特定のリピート配列においてリピート関連非ATG翻訳(RAN翻訳)と呼ばれる特殊な翻訳が誘導され、リピート病発症の原因となるが、その分子機構は未解明である。本研究では、我々の先行研究でRAN翻訳を誘導することが判明したポリアミンに着目し、i)無細胞翻訳系、ii)培養細胞系、iii)モデル生物系と段階的に解析を進め、RAN翻訳誘導におけるポリアミンの作用機序を解明する。さらに、ポリアミンとその関連因子の制御による病態抑制効果を明らかにすることを目的とする。2022年度は、i)無細胞翻訳系をメインに進め、ii)培養細胞系での解析にも着手した。i)に関しては、筋強直性ジストロフィー２型の原因となるCCTGリピート由来のRAN翻訳に対して、主要なポリアミンであるプトレッシン、スペルミジン、スペルミンによる誘導効果を詳細に解析した。その結果、スペルミンがRAN翻訳を強く誘導することが分かった。これまでの研究よりCCUGリピートRNAは複雑な高次構造をとることが報告されている。in vitroで転写したリピートRNAを加熱急冷して変性させることでRAN翻訳は阻害された。また、リピートRNAの熱融解温度(Tm値)を測定したところ、ポリアミン濃度依存的にTm値が上昇した。これらのことより、ポリアミンがリピートRNAに作用し、構造的に安定性を増加させることでRAN翻訳を誘導する作用機序が示唆されてきた。培養細胞HEK293に、CMVプロモーター下流にCCTGリピート配列を挿入した発現ベクターを構築して導入したところ、RAN翻訳産物の発現を確認することができた。今回の条件では、RAN翻訳産物発現後48時間では細胞への強い毒性は認められなかった。

重复疾病是一组以基因中存在的重复序列异常扩增为特征的疑难疾病。一种特殊的翻译，称为重复相关非 ATG 翻译（RAN 翻译），在特定的重复序列中被诱导，并导致重复疾病的发生，但其分子机制尚不清楚。在本研究中，我们重点关注了之前研究中发现的诱导RAN翻译的多胺，并对i)无细胞翻译系统、ii)培养细胞系统和iii)模型生物系统进行了逐步分析。阐明多胺在翻译诱导中的作用机制。此外，我们的目的是阐明控制多胺及其相关因素在抑制病理状况方面的效果。 2022 财年，我们重点关注 i) 无细胞翻译系统，ii) 开始使用培养细胞系统进行分析。关于 i)，我们详细分析了主要多胺腐胺、亚精胺和精胺对源自 CCTG 重复序列的 RAN 翻译的诱导作用，这会导致 2 型强直性肌营养不良。结果表明，精胺强烈诱导 RAN 翻译。先前的研究报道CCUG重复RNA具有复杂的高阶结构。通过加热和冷却使体外转录的重复RNA变性来抑制RAN翻译。此外，当测量重复RNA的热解链温度(Tm值)时，Tm值以多胺浓度依赖性方式增加。这些发现提出了一种作用机制，其中多胺作用于重复RNA并增加其结构稳定性，从而诱导RAN翻译。当我们构建并引入在 CMV 启动子下游插入 CCTG 重复序列的表达载体到培养的 HEK293 细胞中时，我们能够确认 RAN 翻译产物的表达。在目前条件下，RAN翻译产物表达后48小时没有观察到对细胞的强烈毒性。

项目成果

リピート関連非AUG翻訳に対するポリアミンの効果

多胺对重复相关非 AUG 翻译的影响

• 发表时间: 2023
• 作者: 小黒明広;町田幸大;河合剛太;今高寛晃;松藤千弥
• 通讯作者: 松藤千弥