University of the Ryukyus · Faculty of Medicine · 教授

Research keywordsalternative splicing・RBM20・arrhythmogenicity・CaMKII delta・ectodomain shedding・translatome profiling

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• Cytoplasmic mutant RBM20 causes arrhythmogenicity in murine atria.2025 · Kensuke Ihara, Satoshi Iwamiya, Masaki Ikuta, Yurie Soejima, Yuichi Hiraoka, Atsushi Nakano, Susumu Minamisawa, Tetsushi Furukawa, Hidehito Kuroyanagi, Tetsuo Sasano
• Profiling of RBM20-Regulated CaMKIIδ Splice Variants Across the Heart, Skeletal Muscle, and Olfactory Bulbs.2025 · Calcium/calmodulin-dependent protein kinase IIδ (CaMKIIδ), encoded by the Camk2d gene, plays key regulatory roles in various Ca2+-regulated cellular processes. Extensive alternative splicing of the Camk2d gene generates multiple CaMKIIδ splice variants that exhibit differential roles. Despite significant advances in understanding the functions of CaMKIIδ, the full repertoire of Camk2d splice variants in a variety of tissues and their distinct roles in physiological and pathological contexts remain incompletely characterized due to the complex nature of multiple alternative splicing events. Here, we conducted long-read amplicon sequencing to investigate the murine Camk2d splice variants in the heart, skeletal muscle, and olfactory bulbs and show that Camk2d mRNAs in the heart and skeletal muscle have shorter 3'UTRs. Our results in this study suggest that a key regulator of Camk2d splicing, RNA-binding motif protein 20 (RBM20), whose gain-of-function mutations cause dilated cardiomyopathy, is crucial for the expression of heart-specific splice variants. Olfactory bulbs specifically express novel splice variants that utilize a mutually exclusive exon 6B and/or an alternative polyadenylation site in a novel exon 17.5 in an RBM20-inependent manner. The tissue-specific repertoire of CaMKIIδ splice variants and their aberrant expression in disease model animals will help in understanding their roles in physiological and pathological contexts.
• UNC5B is an isoform-dependent target for ectodomain shedding.2025 · Kotaro Sugimoto, Eichi Watabe, Mio Takuma, Kaname Nagahara, Toshinori Sawano, Mihoko Kajita, Junichi Takagi, Hidehito Kuroyanagi, Kyoko Shirakabe
• この論文にアクセスする DOI2023

• 拡張型心筋症モデルマウスを用いた病態発現機構の解明と治療戦略の探索2023 · 特発性拡張型心筋症（DCM）は、心筋収縮不全と心室内腔の拡張を特徴とし、根本的治療が心移植しかない難病である。実臨床では慢性心不全に対するSGLT2阻害薬の投与が始まっているが、その心保護作用の機序は不明である。 本研究では、代表者が開発した、心房細動を併発するDCMの病態をよく再現する遺伝子改変DCMモデルマウスを利用し、関連する分子の同定とその遺伝子改変動物作製による機能の検証、およびモデルマウスに対する各種SGLT2阻害薬の効果の比較検証により、RBM20変異DCMの病態発現機構を解明すると共に、慢性心不全の新たな創薬標的分子を探索することを目的とする。
• 線虫の幼虫期発生プログラムを起動する栄養シグナルと遺伝子発現ネットワークの解明2021 · 本研究課題では、線虫のL1期幼虫が様々な種類の食餌の摂食により代謝酵素の遺伝子発現を柔軟に変動させて体内代謝環境を整え、幼虫期発生プログラムを開始する運命決定に至る過程を代謝アダプテーションとして捉え、線虫の遺伝子発現応答を明らかにすることで、幼虫期発生プログラムの開始に必須の遺伝子発現の時期と制御経路を特定することを目的とした。 孵化後の幼虫の新生mRNAの全長RNAシーケンシング解析を行い、S-アデノシル-L-メチオニン合成酵素をコードするsams-3, sams-4, sams-5遺伝子の選択的スプライシングパターンが食餌で変化することによりSAM合成酵素量がフィードバック制御機構されること見出した。そして、その分子機構の解明に取り組み、競合的3’スプライス部位のAG配列中のアデニンの6位のアミノ基がMETT-10によってメチル化されることを明らかにした。3’スプライス部位そのものがm6A修飾を受けることで選択的スプライシングが制御されることを明らかにしたのはすべての生物を通じて世界で初めてであり、この成果をEMBO Journal誌に発表した（2021年6月）。さらに、METT-10が標的RNAを認識する構造基盤をX線結晶構造解析により明らかにした（2023年2月）。 孵化後の食餌の違いにより誘導される遺伝子発現の違いを鋭敏に解析するために、大腸菌の生菌、大腸菌の溶菌上清、および大腸菌の溶菌沈殿物を食餌として投与して3時間の間に転写された新生RNAを代謝標識してライブラリ調製を行いRNA-seq解析を行った。これまでに遺伝子発現の比較を行っており、それぞれの条件で特徴的な遺伝子群の発現誘導が見られた。今後は、これらの遺伝子発現誘導に新規タンパク質合成が必要かどうか解析し、実験的な検証を行って、孵化後の遺伝子発現およびmRNAプロセシングによる発生プログラム制御機構の解明を目指す。
• 動物の生体における組織特異的mRNAプロセシングの進行過程の解明2020 · 真核生物のmRNA前駆体の選択的プロセシングはタンパク質の多様性を創出する重要な遺伝子発現機構であり、多細胞生物の多くの遺伝子で組織特異的な制御が見られる。本研究では、線虫の生体で組織特異的にRNAを濃縮する手法を開発し、組織特異的選択的プロセシングの概要を明らかにする。さらに、組織特異的制御因子の変異体を用いて同様の解析を行い、選択的mRNAプロセシングの制御機構を体系的に理解することを目指す。
• 疾患特異的スプライシングバリアントをターゲットにした乳がん治療・診断法の確立2020 · 治療法の確立されていないトリプルネガティブ乳がん（TNBC）治療・診断方法を確立するため、TNBCの予後と相関する細胞外マトリックス蛋白であるペリオスチンのスプライシングバリアントに注目して研究を進めた。昨年までに、エクソン21を含有する病的ペリオスチンスプライシングバリアントは、１：強い血管新生作用を有し、腫瘍関連マクロファージ動員に関わるサイトカインを分泌すること、２：M2タイプ腫瘍関連マクロファージの極性変化を誘導すること、３：上皮間葉転換を誘導することを証明してきた。つまり病的ペリオスチンは抗がん剤、免疫チェックポイント阻害剤の効きにくい腫瘍微小環境“Cold tumor”を誘導している可能性が示された。本年度はこの病的ペリオスチンをリキッドバイオプシーから診断するサンドイッチELISAを樹立するため、ELISAで使用するエクソン21モノクロ―ナル抗体の絞り込みを行った。複数のモノクローナル抗体を作成し、市販リコンビナント蛋白およびTNBC細胞株が分泌するNative-like蛋白、さらにTNBC臨床サンプルを用いて精度確認を行った。以上より病的バリアントを検出する抗体組み合わせを選択し、TNBC臨床サンプルを用いた解析では、健常者と比較して少なくとも3倍以上の差異を示すことが可能となった。現在、抗体のFab化並びに試薬類の調整等、キット化を行っている。またキットとしての安定性、正確性を順次確認予定である。キット化終了後に多数の臨床検体解析を準備している。

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