RNA結合タンパク質Musashiが骨格筋の萎縮を防ぐ機序の解明
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20H04079
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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 59020:Sports sciences-related
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| Research Institution | Tokyo Metropolitan University |
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Principal Investigator |
古市 泰郎 東京都立大学, 人間健康科学研究科, 助教 (40733035)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
眞鍋 康子 東京都立大学, 人間健康科学研究科, 准教授 (60467412)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥17,550,000 (Direct Cost: ¥13,500,000、Indirect Cost: ¥4,050,000)
Fiscal Year 2023: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000)
Fiscal Year 2021: ¥5,590,000 (Direct Cost: ¥4,300,000、Indirect Cost: ¥1,290,000)
Fiscal Year 2020: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
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| Keywords | 骨格筋 / 幹細胞 / 筋萎縮 / 筋再生 / RNA結合タンパク質 / 筋幹細胞 |
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| Outline of Research at the Start |
骨格筋の萎縮は、運動機能を低下させて生活の質の低下を招くため、その分子生物学的な原因の解明と治療方法の開発が求められている。申請者はこれまで、筋萎縮を引き起こす新規因子を探索してきた結果、Musashi2（Msi2）を発見した。Msi2は筋の再生と肥大を担うサテライト細胞という骨格筋の幹細胞に発現し、Msi2の欠損は筋損傷後に萎縮を引き起こすことが明らかとなってきた。そこで本研究では、Msi2はサテライト細胞の運命決定因子として、筋再生を促進する役割を担うことを証明する。Msi2が筋の恒常性を保つ新規遺伝子であることが実証されると、筋萎縮の予防と治療を実現させる新たな戦略がうまれる。
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| Outline of Annual Research Achievements |
骨格筋の萎縮は生活の質の低下に直結するため、その機序を解明して予防法を確立することが求められている。申請者はこれまで、筋萎縮を引き起こす新規因子を網羅的に探索した結果、神経発生やガン発生に関わるMusashi2（Msi2）が骨格筋萎縮とともに発現低下することを見出した。Msi2は特定のmRNAに結合してその発現量を調節し、細胞が分化するか否かを決める運命決定因子として発見されたが、骨格筋での働きは不明であった。これまでの研究によって、Msi2タンパク質は骨格筋線維および、筋の再生と肥大を担う骨格筋の体性幹細胞（筋幹細胞）に発現することが示された。生体では筋損傷後の再生時にMsi2の発現量は一過的に増加し、筋再生が終了した段階に元のレベルまで低下した。Msi2の働きを明らかにするため、Msi2を欠損したマウスの骨格筋を解析したところ、Msi2欠損マウスでは野生型マウスに比べて筋が萎縮しているだけでなく、筋再生のマーカーおよび筋サイズが低下しており筋再生に障害が現れた。また、マウス骨格筋から筋幹細胞を初代培養してMsi2の筋発生における役割をin vitroで検討したところ、筋幹細胞の自己複製能力および筋芽細胞細胞の増殖力がMsi2の欠損で低下していた。Msi2が制御する分子機序を明らかにするために、RNAシーケンスによる網羅的な遺伝子発現解析を行い、Msi2の欠損によって変化する遺伝子を同定した。Msi2がRNA結合タンパク質として発現量を調節している遺伝子を特定するために、培養細胞にUVを照射することでMsi2とRNAをクロスリンクさせ、Msi2の免疫沈降とPCRによってMsi2が結合しているmRNAを検出した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
2022年度は、Msi2がRNA結合タンパク質として発現を調節している遺伝子を同定する実験を行った。培養した筋芽細胞にUVを照射してタンパク質とRNAの架橋を行い、免疫沈降によってMsi2に結合しているRNAを抽出した。筋幹細胞の自己複製や分化に関わる遺伝子についてPCRを行い、Msi2と結合している遺伝子を同定した。また、骨格筋からMsi2遺伝子をクローニングし、Msi2の発現ベクターを作製することに成功した。
Msi2欠損マウスの骨格筋を解析する過程で、筋再生だけでなく筋線維タイプが変化している可能性を見出し、その解析を行った。Msi2欠損マウスのヒラメ筋を摘出し、免疫染色による組織学的解析、ミオシン重鎖タンパク質アイソフォームの定量比較、ウエスタンブロッティングによって筋線維タイプ比を定量比較したところ、遅筋タイプの筋線維が減少していることが明らかになった。筋再生だけでなく、筋タイプの制御に対するMsi2の働きについてその機序を解明する解析を進めている。
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| Strategy for Future Research Activity |
2023年度以降は、Msi2が筋細胞の運命を制御するその分子機序について詳細な解析を進める。クローニングしたMsi2遺伝子を、生体骨格筋および培養細胞にエレクトロポレーション法によって過剰発現させる。その上で、骨格筋の再生能力および筋線維タイプなどの骨格筋機能を評価し、Msi2の生理的作用およぼその分子機序を解明する。また、骨格筋には他の組織で発現しているMsi2だけでなくスプライシングアイソフォームが存在していることが分かったため、どのMsi2アイソフォームが機能しているかを特定する。Msi2の骨格筋における重要性を証明し、その機序を解明することによって筋治療薬の開発や運動処方への応用を目指す。
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Report
(1 results)
Research Products
(8 results)
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[Journal Article] Mechanical guidance of self-condensation patterns of differentiating progeny2022
Author(s)
Matsuzaki Takahisa、Shimokawa Yuko、Koike Hiroyuki、Kimura Masaki、Kawano Yuma、Okuma Nao、Kawamura Ryuzo、Yoneyama Yosuke、Furuichi Yasuro、Hakuno Fumihiko、Takahashi Shin-Ichiro、Nakabayashi Seiichiro、Okamoto Satoshi、Nakauchi Hiromitsu、Taniguchi Hideki、Takebe Takanori、Yoshikawa Hiroshi Y.
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Journal Title
iScience
Volume: 25
Issue: 10
Pages: 105109-105109
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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