筋細胞系をモデルとした細胞増殖と分化の制御機構の研究

1996 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 08458242
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Research Institution: National Center of Neurology and Psychiatry
• Principal Investigator: 鍋島 陽一 国立精神・神経センター, 神経研究所・遺伝子工学, 部長 (60108024)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 吉田 松生 国立精神, 神経センター・神経研究所・遺伝子工学, 外来研究員 ; 武田 伸一 国立精神, 神経センター・神経研究所・遺伝子工学, 室長 (90171644) ; 藤沢 淳子 国立精神, 神経センター・神経研究所・遺伝子工学, 室長 (60209038)
• Keywords: 筋分化制御因子 / Myogenin / 筋発生 / 遺伝子ノックアウト / 細胞分化 / 増殖因子 / 細胞培養 / bHLH

Research Abstract

樹立されたマウス筋芽細胞、C2C12は増殖因子存在下で培養すると増殖を続けるが、培地より増殖因子を除くと分化を開始する。その際に細胞は筋管細胞へと分化する細胞と分化せずに筋芽細胞のままで留まる″reserve cell″の2つのサブポピュレーションに分れる。myogeninの発現、細胞分裂からの離脱、P21の発現、細胞の融合など、分化の指標と考えられている事柄は前者の分化する細胞のみで観察される。後者のreserve cellは分化せずに留まり、極めて遅い速度で増殖を続けるようになるが、元のC2C12細胞と同様の筋芽細胞としての性質を保持しており、再度、増殖因子を添加すると、増殖を開始し、増殖因子を取り除くと、元の細胞と同じように分化する細胞とreserve cellに分かれる、この2つのサブポピュレーションへの仕分けは分化誘導の極めて早い段階でのMyoD(myf-5)の発現によって導き出される。分化する細胞では増殖中の筋芽細胞で発現しているMyoD(myf-5)の発現が維持されるが、reserve cellではその発現が失われる。このMyoD(myf-5)の発現の違いがmyogeninに発現誘導の有無につながり、性質を異にする2つの細胞となる。さらに、MyoDを強制発現させると、reserve cellを分化する細胞に転換させることができる。2つのサブポピュレーションへの仕分けは分化誘導後12時間以内に完了し、分化する細胞ではMyogeninの発現を開始し、不可逆となる。
この事実はMyoDの発現がC2C12細胞の2つのサブポピュレーションへの仕分けを制御しており、同時に、ここで使用している筋芽細胞は単クローンより出発したものであることから、細胞分化の過程そのものの中に増殖能を保持した細胞を残す仕組みをもっていることを示唆している。なお、何が、どのようにして、MyoDの発現の継続と発現の停止を制御しているかは不明であり、今後の課題である。

Research Products

• [Publications] Yoshida S.,Fujisawa-Sehara A.,Arai K.and Nabeshima Y.: "Lysophosphatidic acid and bFGF control different modes in proliferating myoblasts." J.Cell Biol.132. 181-193 (1996)
• [Publications] Hoshino M.,Suzuki E.,Nabeshima Y.and Hama C.: "hikaru genki protein secreted into synaptic clefts from an early stage of synapse formation in Drosophila." Development. 122. 589-597 (1996)
• [Publications] Ohbayashi T.,Schmidt E.E.,Makino Y.,Kishimoto T.,Nabeshima Y.,Muramatsu M.,and Tamura T.: "Promoter structure of the mouse TATA-binding protein (TBP) gene." Biochem Biophys.Res.Comm.225. 275-280 (1996)
• [Publications] Sone M.,Hoshino M.,Suzuki E.,Saigo K.,Nabeshima Y.,and Hama C.: "Still life,a protein in synaptic tereminals of Drosophila homologous to GDP-GTP exchanger." Science. 275. 543-547 (1997)
• [Publications] 石井亜紀子、武田伸一、鍋島陽一: "筋細胞" 実験医学別冊「遺伝子治療の基礎技術」. 172-179 (1996)
• [Publications] 鍋島陽一: "筋細胞分化の遺伝子制御ネットワーク" The Bone 「硬組織細胞と分子発生生物学」. 10. 97-106 (1996)
• [Publications] 鍋島陽一: "筋細胞分化の遺伝子制御ネットワーク" 蛋白質、核酸、酵素 増刊号「遺伝子機能と転写因子」. 41. 1008-1017 (1996)
• [Publications] 鍋島陽一: "筋細胞分化における遺伝子の段階的活性化" 生体の科学 特集「細胞分化」. 47. 184-189 (1996)
• [Publications] 鍋島陽一: "筋細胞の増殖因子" 脳と神経科学シリーズ 1 「遺伝子異常からみた神経疾患」. 36-44 (1996)