| Project/Area Number |
22K11871
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 59040:Nutrition science and health science-related
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| Research Institution | Tokushima Bunri University |
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Principal Investigator |
吉開 会美 徳島文理大学, 薬学部, 特別研究員 (00546723)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
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| Keywords | 骨格筋 / 筋サテライト細胞 / 微量元素 / 亜鉛シグナル / 亜鉛トランスポーター |
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| Outline of Research at the Start |
骨格筋は亜鉛の主な貯蔵組織であるが、骨格筋の形成と機能における亜鉛シグナルの意義は十分に解明されていない。本課題は、骨格筋における亜鉛シグナルの役割と筋疾患との関連を解明する。
細胞内における亜鉛の恒常性維持は、膜輸送タンパク質である亜鉛トランスポーターによって制御されている。亜鉛トランスポーターによって輸送される亜鉛は、亜鉛シグナルとして標的分子に作用し、種々の生理機能や疾患に作用する。「骨格筋をはじめとする運動器の量的または質的な変化に、亜鉛トランスポーターを介する亜鉛の恒常性システムが関与しているのではないか」と推測した。
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| Outline of Annual Research Achievements |
骨格筋は、ヒトにおける亜鉛の貯蔵組織として最大の組織である。しかしながら、骨格筋における亜鉛の役割は十分に解析されていない。近年では老化に伴う亜鉛の減少が骨格筋の機能低下に関連することが示唆されており、骨格筋における亜鉛恒常性のメカニズムの理解が重要であると考える。本研究は、骨格筋における亜鉛シグナルの役割と筋疾患との関連を解明することを目的として、骨格筋の恒常性における亜鉛と亜鉛の制御メカニズムの意義を究明するものである。
本年度は、筋形成および筋再生の中心的な役割を担う筋幹細胞(筋サテライト細胞とも呼ばれる)に着目し、独自に開発したZIP13の発現をGFPで可視化するZip13-GFPノックイン(KI)マウスとZip13-遺伝子欠損(KO)マウスを用いて、ZIP13が制御する筋サテライト細胞の骨格筋形成や再生に関わるメカニズムを解析した。筋サテライト細胞におけるZIP13の発現について詳細に解析するために、筋サテライト細胞の休止期及び活性期に着目して、ZIP13の発現様式を、片側のアレルのみにGFP遺伝子配列を有するGFPヘテロノックインマウスを用いてFACSにより解析した。興味深いことに、GFPの発現は、活性期 (Integrinα7陽性及びCD34陰性)と、休止期 (Integrinα7陽性及びCD34陽性) のサテライト細胞で異なることが示唆された。引き続き、亜鉛が制御する骨格筋の新たな分子メカニズム解明に向けて研究計画に沿って検討を進める予定である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
ZIP13は筋サテライト細胞および筋繊維に発現し、骨格筋の分化や維持、さらにその回復過程に重要な役割を有していることを見出している。特に、ZIP13の発現様式がサテライト細胞の性状において異なることは、ZIP13がサテライト細胞の役割を制御する重要な分子であることを示唆するものと考えられる。従って、今後は筋サテライト細胞の性状を制御するZIP13の亜鉛シグナルに焦点を当てて、発展的に研究を展開する予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
骨格筋の再生におけるZIP13の個体レベルの役割を精査するために、筋損傷モデルを用いて検討を実施する。具体的にはWTとZip13-KOマウスの腓腹筋に塩化バリウムを投与し、筋損傷および、筋損傷後の回復の過程について、凍結切片を作成しヘマトキシリン・エオジン(HE)染色を用いて、損傷の程度を形態学的に観察する。Zip13-KOマウスにおける筋損傷部位のHE染色データを画像解析することによって、損傷あるいは回復の程度を定量化してデータを精査する。さらにこれらの結果を基にして、損傷部位における筋サテライト細胞の性状についても解析する。具体的には、FACS解析を用いて幹細胞マーカーCD34やサテライト細胞に発現するIntegrinα7を評価する。さらに、サテライト細胞を分取して、転写因子Pax7、筋分化のマスターレギュレーターであるMRF、MyoDなどの遺伝子発現量を定量PCR法によって解析することによって、ZIP13が筋再生においてどのように関わるのかを検討する。
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