胎児筋に発現する新規カルパインによる組織形成機序の遺伝子改変マウスを用いた解析

• Project/Area Number: 11J02638
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Structural biochemistry
• Research Institution: Keio University (2013); Tokyo Metropolitan Institute of Medical Science (2011-2012)
• Principal Investigator: 礪波 一夫 慶應義塾大学, 医学部, 特別研究員(PD)
• Project Period (FY): 2011 – 2013
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2013)
• Budget Amount: ¥2,400,000 (Direct Cost: ¥2,400,000); Fiscal Year 2013: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000); Fiscal Year 2012: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000); Fiscal Year 2011: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
• Keywords: カルパイン / 筋分化 / 筋再生 / 筋委縮症 / プロテアーゼ / 筋発生 / 筋ジストロフィー / 胎児筋

Research Abstract

カルパイン6 (CAPN6)は胎児筋のみならず成獣の再生筋にも発現し、CAPN6欠損マウスでは筋再生の促進が示唆されていた。本年度はさらにCAPN6欠損マウスの再生筋では野生型マウスと比較し、周産期型ミオシンMYH8の発現がタンパク質レベルで亢進していることを明らかとした。CAPN6欠損再生筋におけるMYH8の発現亢進はタンパク質レベルでのみ観察され、CAPN6によるMYH8タンパク質の安定化や分解系の阻害といった作用点を示唆するデータを得ることが出来た。また、本年度の重要な進捗は、CAPN6とカルパイン1 (CAPN1)との関連を明らかにした点である。CAPN1はカルシウム依存性のシステインプロテアーゼ活性により、細胞の移動、接着、分化、アポトーシスなど様々な細胞現象に関与し、組織普遍的発現パターンを示す。CAPN1は筋組織の再生が開始する時期に著しい減少が認められ、その後筋再生と共に発現量が回復してくるが、CAPN6欠損マウスでは筋再生に伴うCAPN1の発現回復が遅れることを明らかとした。このことは、骨格筋の再生過程においてCAPN6がCAPN1の発現量を調節していることを示すが、この時CAPN1の発現動態はRNAレベルでは全く変化がないため、筋再生におけるCAPN6によるCAPN1の発現調節はタンパク質レベルで行われていることが明らかとなった。カルシウム結合サイトを持つ典型的カルパインCAPN1とカルシウム結合サイトを持たない非典型的カルパインCAPN6との相互連関を明らかとしたのは本研究が初めてであり、今後筋ジストロフィーの病態における意義の解明も期待される。さらに、CAPN6欠損マウスウスでは胎児筋、再生筋だけでなく成獣マウスの骨格筋自体の形成が亢進していることを明らかとした。今後、病態のみならずスポーツ医学や食肉分野での応用も展望していきたい。

Strategy for Future Research Activity

(抄録なし)

Research Products

• [Journal Article] Calpain-6 deficiency promotes skeletal muscle development and regeneration. (2013)
  • Author(s): Tonami, K., Hata, S., Ojima, K., Ono, Y., Kurihara, Y., Amano, T., Sato, T., Kawamura, Y., Kurihara, H., Sorimachi, H.
  • Journal Title: PLOS Genetics Volume: 9 Issue: 8 Pages: 1003668-1003668
  • DOI: 10.1371/journal.pgen.1003668
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Calpain-6, a microtubule-stabilizing protein, regulates Rac1 activity and cell motility through interaction with GEF-H1 (2011)
  • Author(s): Kazuo Tonami
  • Journal Title: Journal of Cell Science Volume: 124巻 Issue: 8 Pages: 1214-1223
  • DOI: 10.1242/jcs.072561
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 胎児筋特異的に発現する新規カルパインの病態生理における役割の解析 (2011)
  • Author(s): 礪波一夫
  • Journal Title: Japanese Society for Proteases in Pathophysioogy News Letter Volume: 29巻 Pages: 11-12
• [Presentation] Calpain 6 is a suppressor of skeletal muscle development and regeneration (2013)
  • Author(s): Kazuo Tonami, Shoji Hata, Koichi Ojima, Yasuko Ono, Tomokazu Amano, Yukiko Kurihara, Kazunori Nakajima, Hiroki Kurihara, and Hiroyuki Sorimachi
  • Organizer: FASEB Science Research Conferences "The Biology of Calnains in Health and Disease"
  • Place of Presentation: Saxtons River (U.S.A.)
  • Year and Date: 2013-07-25
• [Presentation] 非プロテアーゼ型カルパインCAPN6の筋組織発生・再生における新規生理機能の解析 (2013)
  • Author(s): 礪波一夫、秦勝志、尾嶋孝一、小野弥子、栗原由紀子、仲嶋一範、栗原裕基、反町洋之
  • Organizer: 第86回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜(神奈川県)
• [Presentation] 胎児筋・胎盤特異的に発現するカルパインCAPN6の遺伝子改変マウスを用いた生理機能の解析 (2012)
  • Author(s): 礪波一夫
  • Organizer: 第85回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: 福岡国際会議場
  • Year and Date: 2012-12-16
• [Presentation] カルパイン6によるGEF-H1を介した新しい細胞骨格制御機構 (2011)
  • Author(s): 礪波一夫
  • Organizer: 第84回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: 国立京都国際会館
  • Year and Date: 2011-09-23
• [Presentation] 胎児筋特異的に発現する新規カルパインの病態生理における役割の解析 (2011)
  • Author(s): 礪波一夫
  • Organizer: 第17回日本病態プロテアーゼ学会学術集会
  • Place of Presentation: 千里ライフサイエンスセンター
  • Year and Date: 2011-08-26
• [Remarks]
  • URL: http://www.igakuken.or.jp/calpain/
• [Remarks]
  • URL: http://www.igakuken.or.jp/calpain/
• [Remarks]
  • URL: http://www.igakuken.or.jp/calpain/