Analysis of miRNA turnover in muscle in vivo

• Project/Area Number: 19K24293
• Research Category: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: 0909:Sports sciences, physical education, health sciences, and related fields
• Research Institution: Waseda University
• Principal Investigator: Oikawa Satoshi 早稲田大学, スポーツ科学学術院, 助教 (20844997)
• Project Period (FY): 2019-08-30 – 2021-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2020)
• Budget Amount: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000); Fiscal Year 2020: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2019: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
• Keywords: マイクロRNA / RNA代謝 / 骨格筋 / ノンコーディングRNA / 生物学的半減期 / 新生RNA / in vivo

Outline of Research at the Start

これまで，小分子ノンコーディングRNAであるマイクロRNA（miRNA）の代謝動態を検討するために，培養細胞を用いた実験が行われており，現在までの報告では，miRNAの半減期は数時間から48時間程度とされている．一方，生体におけるmiRNAの代謝動態に関する報告はないが，申請者らは最近，生体骨格筋でmiRNAが極めて安定に維持されることを見出したことから，培養細胞と生体内におけるmiRNAの代謝動態には大きな乖離があることが示唆された．そこで本研究では，マウスの骨格筋をモデルとし，新生RNAをラベリング・追跡する技術を用いて，生体内におけるmiRNAの代謝動態を明らかにすることを目的とする．

Outline of Final Research Achievements

The purpose of this study was to determine the metabolic dynamics of miRNAs in skeletal muscle in vivo. Newly synthesized miRNAs, which were labeled with 5-ethynyl uridine and isolated by "Click-Reaction", were analyzed by real-time PCR analysis. The data showed that muscle-enriched miRNAs were metabolized within 72 hours. Furthermore, a rapid reduction of miRNAs were observed in muscle of tamoxifen-inducible miRNAs deficient mice. Taken together, we demonstrated that biological half-life of miRNAs in skeletal muscle in vivo was approximately 10 to 30 hours.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

我々を含むいくつかの研究グループは，骨格筋のmiRNAが非常に高い安定性を持ち，細胞内で4週間以上も維持されている可能性を示した．しかし，本研究によって骨格筋miRNAの生物学的半減期は30時間程度であることが初めて明らかとなり，生体骨格筋におけるmiRNAは当初期待されたほど安定でないことが示唆された．
miRNAは基本的に細胞内で機能するが，これらの一部は血液中にも存在し骨格筋の状態（サルコペニアなど）を反映するバイオマーカーの候補としても注目されている．本研究成果は，miRNAの骨格筋における機能や、筋の状態を示すバイオマーカーの有用性などに関する研究を進める上で基礎的な知見となる．