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MESP2の変異体は、心臓神経堤細胞の増殖を阻害することにより、conotruncal heart defectsに寄与する
MESP2 variants contribute to conotruncal heart defects by inhibiting cardiac neural crest cell proliferation.
PMID: 32572506 DOI: 10.1007/s00109-020-01929-4.
抄録
Conotruncal Heart Defections（CTD）は、心臓神経堤細胞（CNCC）が不可欠な役割を果たしている流出路（OFT）の発達障害と密接に関係している。しかし、CTDsの遺伝的な病因については不明な点が多い。中胚葉後2（MESP2）は、初期の心形成を制御する重要な転写因子である。それにもかかわらず、先天性心不全（CHD）患者ではMESP2バリアントは報告されていない。我々はまず、400人の健常対照者には検出されなかった4つのMESP2バリアントを、標的配列決定法を用いて、601人の散発性非同期性CTD患者から同定しました。逆転写定量PCR（RT-qPCR）、免疫組織化学、免疫蛍光アッセイにより、カーネギー期（CS）11、CS13、CS15のヒト胚、胚日（E）8.5、E10、E11.5のマウス胚のOFTにおけるMESP2の発現が明らかになった。HEK 293T細胞、HL-1細胞、JoMa1細胞、マウス初代CNCCの機能解析を行った結果、MESP2は下流のCTD関連遺伝子の転写活性を直接制御し、細胞周期因子を制御することでCNCCの増殖を促進することが明らかになった。MESP2は、c.346G>C（p.G116R）、c.921C>G（p.Y307X）、c.59A>T（p.Q20L）の3つの変異体により、MYOCD、GATA4、NKX2.5、CFC1の転写活性を変化させ、p21のアップレギュレーションやCdk4のダウンレギュレーションによりCNCCの増殖を抑制することがわかった。以上の結果から、MESP2変異体は、OFT発生期のCNCC増殖を阻害することでMESP2の機能を阻害し、CTDsに寄与している可能性が示唆された。重要なメッセージ本研究では、散発性の非症候性CTD患者で同定されたMESP2の変異を初めて解析した。MESP2はヒトとマウスの胚の異なる段階のOFTで発現している。MESP2は下流のCTD関連遺伝子の転写活性を制御し、細胞周期因子p21やCdk4を制御することでCNCCの増殖を促進する。
Conotruncal heart defects (CTDs) are closely related to defective outflow tract (OFT) development, in which cardiac neural crest cells (CNCCs) play an indispensable role. However, the genetic etiology of CTDs remains unclear. Mesoderm posterior 2 (MESP2) is an important transcription factor regulating early cardiogenesis. Nevertheless, MESP2 variants have not been reported in congenital heart defect (CHD) patients. We first identified four MESP2 variants in 601 sporadic nonsyndromic CTD patients that were not detected in 400 healthy controls using targeted sequencing. Reverse transcription-quantitative PCR (RT-qPCR), immunohistochemistry, and immunofluorescence assays revealed MESP2 expression in the OFT of Carnegie stage (CS) 11, CS13, and CS15 human embryos and embryonic day (E) 8.5, E10, and E11.5 mouse embryos. Functional analyses in HEK 293T cells, HL-1 cells, JoMa1 cells, and primary mouse CNCCs revealed that MESP2 directly regulates the transcriptional activities of downstream CTD-related genes and promotes CNCC proliferation by regulating cell cycle factors. Three MESP2 variants, c.346G>C (p.G116R), c.921C>G (p.Y307X), and c.59A>T (p.Q20L), altered the transcriptional activities of MYOCD, GATA4, NKX2.5, and CFC1 and inhibited CNCC proliferation by upregulating p21 or downregulating Cdk4. Based on our findings, MESP2 variants disrupted MESP2 function by interfering with CNCC proliferation during OFT development, which may contribute to CTDs. KEY MESSAGES: This study first analyzed MESP2 variants identified in sporadic nonsyndromic CTD patients. MESP2 is expressed in the OFT of different stages of human and mouse embryos. MESP2 regulates the transcriptional activities of downstream CTD-related genes and promotes CNCC proliferation by regulating cell cycle factor p21 or Cdk4.