分化に付随した生理的な細胞ストレス及びアポトーシス発生機構の解析

• Project/Area Number: 18770183
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Cell biology
• Research Institution: The Institute of Physical and Chemical Research
• Principal Investigator: 中西 慶子 理研, 研究員 (30415252)
• Project Period (FY): 2006 – 2008
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2008)
• Budget Amount: ¥3,600,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2008: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2007: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000); Fiscal Year 2006: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
• Keywords: 筋分化 / アポートシス / 小胞体ストレス / IGF-II / Bcl-xL / アポトーシス

Research Abstract

今年度は、筋分化過程において発生している小胞体ストレスが筋芽細胞の生死にどのような効果を及ぼし、筋芽細胞にアポトーシスを起こすのか、あるいは筋管形成過程の進行を促して筋分化を促進するのか、その選択の仕組みに関する新たな知見を得た。
筋分化に伴い生じる小胞体ストレスを人為的に増強することにより、筋分化とアポトーシスに与える影響について検討した。ストレスの増強は分化初期のアポトーシスを亢進させ、更に生き残った細胞においては筋分化効率を向上させた。通常の分化誘導では筋管細胞の形成には至るが、収縮能を持つ筋繊維には達しない。ストレスの増強は筋繊維形成を可能にし、これらの細胞では筋タンパク質が規則正しく配向したサルコメアが観察された。
過去の研究により、筋分化過程の開始とともに、オートクライン性の生存因子としてインシュリン様成長因子II型(IGF-II)が筋芽細胞から分泌され、これが細胞の分化と生存に重要であることが示唆されていた。筋分化時のストレスの増強はIGF-II前駆体の合成量を低下させた。更に細胞外に分泌されたIGF-IIは細胞内に取り込まれて分解を受けやすくなる環境にあることが示された。これらの結果から筋分化過程において小胞体ストレスがIGF-II前駆体のレベルを下げる効果を持ち、筋芽細胞にアポトーシスを誘導する条件を作っていることが示唆された。
また筋分化過程にある細胞の中からアポトーシス細胞が生じる仕組みについて、抗アポトーシスタンパク質であるBcl-xLの関与が見出された。筋分化誘導後、筋管形成に進む生細胞は増殖中の筋芽細胞と同レベルのBcl-xLを含んでいるのに対し、筋分化に伴って生じるアポトーシス細胞中ではBcl-xLの存在量が著しく減少していた。死細胞におけるBcl-xLの減少はストレス付加の有無に関わらず起きていた。ストレス付加はより多くの細胞でBcl-xLの減少を引き起こし、それによりアポトーシスを促進していると考えられた。

Research Products

• [Journal Article] 筋繊維形成と小胞体ストレス (2008)
  • Author(s): 森島信裕
  • Journal Title: 化学と生物 46巻 Pages: 88-89
• [Journal Article] Endoplasmic reticulum stress increases myofiber formation in vitro (2007)
  • Author(s): Keiko Nakanishi
  • Journal Title: The FASEB Journal Vol.21 Pages: 2994-3003
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 発生過程の筋組織構築に見られる小胞体ストレスの効用 (2006)
  • Author(s): 中西慶子, 森島信裕
  • Journal Title: 生化学 78 (5) Pages: 417-421
  • NAID: 10017575283
• [Presentation] Positive regulation of cell death by endoplasmic reticulum stress enhances myofiber formation in vitro (2007)
  • Author(s): Keiko Nakanishi
  • Organizer: Cold Spring Harbor Laboratory Meeting
  • Place of Presentation: 米国・ニューヨーク
  • Year and Date: 2007-09-28
• [Presentation] Possible involvement of an endoplasmic reticulum stress sensor protein in myoblasts (2007)
  • Author(s): Nobuhiro Morishima
  • Organizer: Cold Spring Harbor Laboratory Meeting
  • Place of Presentation: 米国・ニューヨーク
  • Year and Date: 2007-09-28