日本語AIでPubMedを検索
ラットにおけるCRISPR媒介一塩基多型モデリングは、地中海の変異体に関連付けられている減少した心血管系リスクへの洞察を明らかにする
CRISPR-Mediated Single Nucleotide Polymorphism Modeling in Rats Reveals Insight Into Reduced Cardiovascular Risk Associated With Mediterranean Variant.
PMID: 32507041 DOI: 10.1161/HYPERTENSIONAHA.120.14772.
抄録
疫学研究では、地中海地域のグルコース-6-リン酸脱水素酵素（）の機能喪失型、非同義一塩基多型（S188F）を持つ個人は、血管疾患にかかりにくいことが示唆されている。しかし、この関連性はまだ実験的に証明されていない。ここで我々は、地中海突然変異が血管疾患からの保護をもたらすかどうかを決定し、その根底にある保護機構を明らかにすることに着手した。我々は、CRISPR-Cas9ゲノム編集を用いて、地中海型一塩基多型（G6PD）を有するラットモデルを作成した。突然変異を持つラットでは、G6PDの活性は発現ではなく、G6PD活性が野生型（WT）の20％まで低下した。さらに、偏りのないメタボロミクス解析により、WTラットと比較してG6PDの動脈では、ペントースリン酸経路およびペントースリン酸経路に関連する他の補助的な代謝経路が減少していることが明らかになった（<0.05）。興味深いことに、G6PD変異体は、WTラットと比較して、高脂肪食とL-N-ニトロアルギニンメチルエステルによる一酸化窒素合成酵素阻害によって誘発されるより少ない大動脈硬化と高血圧を発症した。また、電圧依存性L型Caチャネルアゴニスト（メチル2,6-ジメチル-5-ニトロ-4-[2-(トリフルオロメチル)フェニル]-1,4-ジヒドロピリジン-3-カルボキシレート、Bay K8644）を静脈内注射したところ、WTラットでは血圧が上昇したが、G6PDラットでは血圧は上昇しなかった。最後に、(1)Kチャネル蛋白質の発現増加による平滑筋の安静時膜電位の低下、(2)平滑筋の電位依存性Caチャネル活性の低下が、L-ニトロアルギニンメチルエステルと高脂肪食により誘発される高血圧と動脈硬化の減少に寄与していることが、G6PD変異ラットではWTラットと比較して示唆された。以上のことから、ペントースリン酸経路の律速酵素であるG6PDの1つのアミノ酸（S188F）が置換された変異体は、血管疾患に関連する危険因子から生体を保護する血管平滑筋の特性を有していることが明らかになった。
Epidemiological studies suggest that individuals in the Mediterranean region with a loss-of-function, nonsynonymous single nucleotide polymorphism (S188F), in glucose-6-phosphate dehydrogenase () are less susceptible to vascular diseases. However, this association has not yet been experimentally proven. Here, we set out to determine whether the Mediterranean mutation confers protection from vascular diseases and to discover the underlying protective mechanism. We generated a rat model with the Mediterranean single nucleotide polymorphism (G6PD) using CRISPR-Cas9 genome editing. In rats carrying the mutation, G6PD activity, but not expression, was reduced to 20% of wild-type (WT) littermates. Additionally, unbiased metabolomics analysis revealed that the pentose phosphate pathway and other ancillary metabolic pathways connected to the pentose phosphate pathway were reduced (<0.05) in the arteries of G6PD versus WT rats. Intriguingly, G6PD mutants, as compared with WT rats, developed less large arterial stiffness and hypertension evoked by high-fat diet and nitric oxide synthase inhibition with L-N-nitroarginine methyl ester. Intravenous injection of a voltage-gated L-type Ca channel agonist (methyl 2,6-dimethyl-5-nitro-4-[2-(trifluoromethyl)phenyl]-1,4-dihydropyridine-3-carboxylate; Bay K8644) acutely increased blood pressure in WT but not in G6PD rats. Finally, our results suggested that (1) lower resting membrane potential of smooth muscle caused by increased expression of K channel proteins and (2) decreased voltage-gated Ca channel activity in smooth muscle contributed to reduced hypertension and arterial stiffness evoked by L-N-nitroarginine methyl ester and high-fat diet to G6PD mutants as compared with WT rats. In summary, a mutation resulting in the replacement of a single amino acid (S188F) in G6PD, the rate-limiting enzyme in the pentose phosphate pathway, ascribed properties to the vascular smooth muscle that shields the organism from risk factors associated with vascular diseases.