| Project/Area Number |
19H03100
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 42010:Animal production science-related
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
尾嶋 孝一 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 畜産研究部門, 上級研究員 (60415544)
鈴木 貴弘 北海道大学, 農学研究院, 助教 (80750877)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥16,640,000 (Direct Cost: ¥12,800,000、Indirect Cost: ¥3,840,000)
Fiscal Year 2021: ¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000)
Fiscal Year 2020: ¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000)
Fiscal Year 2019: ¥6,760,000 (Direct Cost: ¥5,200,000、Indirect Cost: ¥1,560,000)
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| Keywords | 骨格筋 / 筋原線維 / ミオシン / アクチン / 太いフィラメント / 筋線維型 / ミオシン分子 / サルコメア / 速筋 / 遅筋 / メチル化 / 筋細胞 / 食肉 |
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| Outline of Research at the Start |
骨格筋の肥大・萎縮は骨格筋線維内に存在する筋原線維数の増減に起因するが，筋原線維の形成および分解のメカニズムは不明である。本研究では，筋原線維の主要タンパク質であるミオシン分子の細胞内ライフサイクルに着目し，太いフィラメントの形成，維持，および分解のメカニズムを追究する。野生型ミオシン分子の代わりに蛍光タンパク質を融合したミオシン分子を発現する遺伝子改変マウスの骨格筋細胞を用いることで，従来まで困難であった内因性に発現するミオシン分子の動態を解析する。本研究により骨格筋肥大の根幹である筋原線維数の制御機構が明らかになり，食肉の効率的生産に向けた技術基盤が確立される。
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| Outline of Final Research Achievements |
The aim of this study was to elucidate the replacement mechanism of myosin molecules in thick filaments within myofibrils. We found that myosin is more frequently inserted in the tips than the rest of the thick filament when myosin is replaced in the thick filament. The combination of pulse-chase assay with FRAP directly demonstrated the presence of the recycled myosin, which is reinserted in the thick filament once released from the thick filament. Myh3 specific E3 ligase participates in myosin replacement by selecting myosin to be degraded. Ubiquitinated myosin accumulates in the cytosol rather than the myofibrils, indicating that ubiquitinated myosin is not incorporated into the thick filament and that myosin to be degraded is selected in the cytosol. LC-MS/MS analysis revealed that methylated Myh is different between ages, Myh isoforms, and fractions (myofibril/cytosol). As adding the methyl group changes the myosin hydrophobicity, methylation may influence myosin replacement.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
世界人口の増加や発展途上国の経済発展を背景として食肉需要は拡大しているが、家畜生産による環境負荷等が問題となっている。環境調和・持続型の効率的な食肉生産確立するためには、食肉の主体である家畜骨格筋の筋肥大・維持機構を組織・細胞レベルで理解することが重要である。本研究の成果は、骨格筋の肥大・萎縮機構の分子基盤確立に寄与するとともに，食肉生産機構の最重要部分である家畜骨格筋肥大メカニズムの解明に繋がるため，食肉科学および畜産学分野に大きく貢献する。さらに，健康医学分野ではヒトの加齢に伴う骨格筋量の減少が身体機能を低下させるサルコペニアの発症機序解明および予防法開発に繋がる。
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