RNA結合タンパク質RBPMSの血管平滑筋細胞における重要な役割

学術的背景

血管平滑筋細胞（Vascular Smooth Muscle Cells, VSMCs）は大動脈の主要な構造成分です。健康な血管では、VSMCsは成熟した収縮表現型を持ち、血管緊張と血流の調節を担っています。しかし、VSMCsは表現型可塑性を持ち、血管壁の損傷や心血管疾患（例えば、動脈硬化、高血圧など）において、より増殖性と合成性の高い間葉系の状態に脱分化します。この表現型の変換は、細胞の転写産物に大きな変化をもたらし、収縮マーカーの喪失を伴います。現在、VSMCsの表現型を定義する分子ネットワークは主に転写レベルのマーカー発現に焦点を当てていますが、RNAスプライシングなどの転写後調節の役割はまだ十分に解明されていません。

RNA結合タンパク質（RNA-binding proteins, RBPs）は、RNAスプライシングなどの転写後調節プロセスで重要な役割を果たします。RBPMS（RNA Binding Protein with Multiple Splicing）はRNA結合タンパク質の一種で、これまでの研究ではラットのVSMCsにおいて分化関連のスプライシングイベントを駆動することが示されていますが、ヒトのVSMCsにおけるその役割はまだ不明です。本研究では、ヒト胚性幹細胞由来のVSMCs（hESC-VSMCs）におけるRBPMSのスプライシング調節機能を探り、VSMCsの表現型への影響を明らかにすることを目的としています。

論文の出典

本論文は、ケンブリッジ大学生物化学科のAishwarya G. Jacob、Ilias Moutsopoulos、Alex Petchey、Rafael Kollyfas、Vincent R. Knight-Schrijver、Irina Mohorianu、Sanjay Sinha、Christopher W.J. Smithによって共同執筆されました。研究は2024年に「Cardiovascular Research」誌に掲載され、論文のタイトルは「RNA binding protein with multiple splicing (RBPMS) promotes contractile phenotype splicing in human embryonic stem cell–derived vascular smooth muscle cells」です。

研究のプロセスと結果

1. hESC-VSMCsモデルの確立とRBPMS発現の分析

研究ではまず、ヒト胚性幹細胞（hESC）からVSMCsを分化させました。神経堤（neural crest, NC）または側板中胚葉（lateral plate mesoderm, LM）の2つの経路を介してVSMCsを分化させ、これらの細胞が部分的な分化スプライシングパターンを示し、RBPMSタンパク質レベルが低いことを発見しました。研究者は、RBPMSが成熟VSMCsに関連している可能性があると推測し、hESC-VSMCsでは発現が低いと考えました。

2. RBPMS過剰発現がスプライシングパターンに及ぼす影響

RBPMSがヒトVSMCsにおいて果たす役割を研究するため、研究者はRBPMSを誘導的に過剰発現させるプラットフォームを構築しました。RBPMSとGFPを融合させた構築体をhESCのゲノムに挿入し、RBPMSの過剰発現を成功させました。フローサイトメトリーを用いてRBPMSを高発現および低発現する細胞を分離し、RNAシーケンス解析を行った結果、RBPMSの過剰発現が成熟組織のVSMCsと類似したスプライシングパターンを誘導することが明らかになりました。例えば、RBPMSはactinやvinculinなどの遺伝子のスプライシングイベントを有意に増加させ、これらのイベントは成熟VSMCsでよく見られます。

3. RBPMSとRBFox2の機能的な協調作用

研究者はさらに、RBPMSがもう一つのスプライシング因子であるRBFox2と協調してスプライシングイベントを調節していることを発見しました。RBFox2をノックダウンすることで、RBPMSが駆動するスプライシングイベントの一部がRBFox2に依存していることが明らかになりました。RNAシーケンスデータによると、RBPMSとRBFox2は細胞骨格や収縮機能に関連する複数の遺伝子のスプライシングイベントを共同で調節しています。

4. RBPMSがVSMCsの表現型に及ぼす影響

研究者はまた、RBPMSの過剰発現がhESC-VSMCsの運動性と増殖能力を有意に低下させることを発見しました。これは成熟VSMCsの表現型と一致しています。ライブセルイメージングとEdU標識実験により、RBPMSの過剰発現がVSMCsの増殖を抑制し、細胞がS期に入る割合を減少させることが確認されました。

結論と意義

本研究は、RBPMSがヒトVSMCsにおいてRNAスプライシングイベントを調節することで、成熟収縮表現型の形成を駆動することを示しました。RBPMSはRNAに直接結合してスプライシングを調節するだけでなく、RBFox2と協調して細胞骨格や収縮機能に関連する複数の遺伝子を共同で調節します。さらに、RBPMSの過剰発現はVSMCsの運動性と増殖能力を有意に低下させ、成熟VSMCsの表現型を維持する上でのRBPMSの重要な役割をさらに支持しています。

この研究は、RBPMSがVSMCsの表現型調節において果たす新たなメカニズムを明らかにし、心血管疾患の病態理解に新たな視点を提供します。RBPMSが駆動するスプライシング調節ネットワークは、将来の心血管疾患治療の潜在的なターゲットとなる可能性があります。

研究のハイライト

1. ヒトVSMCsにおけるRBPMSのスプライシング調節機能を初めて解明：本研究は、ヒトVSMCsにおいてRBPMSの機能を体系的に研究した初めてのものであり、この分野の研究空白を埋めるものです。
2. RBPMSとRBFox2の協調作用：RBPMSとRBFox2がスプライシングイベントの調節において協調して働くことが発見され、スプライシング調節ネットワークの複雑さが明らかになりました。
3. RBPMSがVSMCsの表現型に及ぼす顕著な影響：RBPMSの過剰発現はVSMCsの運動性と増殖能力を有意に低下させ、VSMCsの表現型変換を理解するための新たな実験的根拠を提供しました。

その他の有益な情報

本研究で使用されたhESC-VSMCsモデルは、ヒトVSMCsの分化と機能を研究するための強力なツールを提供します。さらに、研究者が開発したRBPMS過剰発現プラットフォームは、将来の研究においてRNA結合タンパク質がVSMCsで果たす役割を探るための新たな技術的手段を提供します。

本研究は、VSMCsの表現型調節メカニズムの理解を深めるだけでなく、心血管疾患の治療に向けた新たな研究方向性を提供します。