亜鉛シグナルはどのようにして骨格筋の構造と機能を制御しているのか？
| 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 2022)
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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 / 亜鉛トランスポーター / 亜鉛シグナル / 筋サテライト細胞 |
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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 |
本申請課題は、「骨格筋における亜鉛シグナルの役割と筋疾患との関連」の解明を目指し、骨格筋恒常性における亜鉛シグナルの意義を究明するものである。
骨格筋は、体内総亜鉛の約60%を保有し、生体の運動機能を担う主要な組織であり、健康寿命に大きく関わる。近年、老化に伴う生体の亜鉛量の減少と加齢性疾患との関わりが明らかとなりつつあるが、骨格筋における亜鉛の役割については不明である。これまでに申請者等は、亜鉛トランポーターZIP13が筋分化に必要であり、ZIP13の機能不全は筋萎縮を伴う疾患を引き起こすことを見出している。
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。申請者は、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、と推測し研究を進めている。
ZIP13の発現変動によって変化する筋形成等に関する遺伝子群を細胞株を用いてRNAシーケンス法によって検討した。また、独自に開発した亜鉛トランスポーター発現細胞を可視化できるGFP-Knock in (-KI)マウスを用いて解析した結果、骨格筋組織において亜鉛トランスポーター遺伝子が発現することを見出した。
今後、GFP-KIマウスを用いた遺伝子発現解析や、遺伝子欠損マウスに対して筋損傷モデルを適用し、筋形成や再生における亜鉛トランスポーターの関連を解析する。
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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
成体骨格筋の全細胞数の2-5%を占めるといわれている筋サテライト細胞であるが、従来法では収率が低かったため分取方法の再検討に時間を要した。Gromova A. et al. (Bio Protoc. 2015)による分取方法を基本とし、コラゲナーゼ濃度、時間、分散方法の検討を行なった結果、筋サテライト細胞の収率を上げることが出来た。
以降、本研究は研究計画に沿って進めており、亜鉛シグナルの影響を受ける遺伝子群の発現変動解析を行うために、Zip13遺伝子をノックダウンした細胞株に対し、RNAシーケンス法を適用し、ZIP13の発現変動によって変化する遺伝子群の同定を行なった。
また、Zip13プロモーターの下流にGFPを挿入し、Zip13を可視化できるGFP-KIマウスを用いて、骨格筋組織を用いて解析を進めており、順調に研究計画が遂行できているため、研究はおおむね順調に進展していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
骨格筋の形成と再生、筋サテライト細胞の機能または恒常性維持における亜鉛トランスポーターの関係性を調べるために、遺伝子欠損(KO)マウスに対して、筋損傷モデル実験を適用し、KOマウスにおける筋回復の観点から解析を行う。筋損傷モデルとして、ギプス固定、塩化バリウ投与を検討予定である。
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Report
(1 results)
Research Products
(13 results)
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[Journal Article] Role of Scl39a13/ZIP13 in cardiovascular homeostasis2022
Author(s)
Hara Takafumi、Yamada Ikuko、Ohashi Takuto、Tamura Masaru、Hijikata Atsushi、Watanabe Takashi、Gao Minghao、Ito Kana、Kawamata Saeko、Azuma Shiori、Yoshigai Emi、Sumiyoshi Yukiko、Yasuhiro Natsumi、Ohara Osamu、Santos Heloisa G. dos、Fukada Toshiyuki
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Journal Title
PLOS ONE
Volume: 17
Issue: 10
Pages: e0276452-e0276452
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access
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