小胞体ストレス応答機構に着目した筋肥大化メカニズムの解明

2017 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 17K08042
• Research Institution: Shinshu University
• Principal Investigator: 米倉 真一 信州大学, 学術研究院農学系, 准教授 (40443113)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: 骨格筋 / 分化

Outline of Annual Research Achievements

骨格筋は、筋芽細胞が細胞融合し多核の筋繊維（筋管細胞）に分化することによって形成される。小胞体ストレス応答分子であるXBP1をノックダウンすることにより、筋芽細胞の筋管形成過程において、単核細胞の選択的排除の表現型を有することを明らかにしている。筋分化初期に行われるイベントであるオートファジーへの影響に着目した。オートファジーの誘導は正常に筋管を形成するために必要である。そこでXBP1ノックダウン細胞におけるオートファゴソーム形成の変化および、オートファジー関連因子であるAtg5, Beclin1の遺伝子・タンパク発現等を比較した。XBP1ノックダウン細胞では、分化誘導後48時間においてオートファゴソームの形成が通常細胞よりも著しく多く、分化過程を通してオートファゴソーム形成が促進していることが明らかになった。また、オートファジー分解を受けるp62の発現解析によって、XBP1ノックダウン細胞ではオートファジーの亢進が起きていることが判明した。一方、オートファジーに不可欠なBeclin1の遺伝子・タンパク発現はともに通常細胞よりも低かったため、XBP1ノックダウン細胞では通常とは異なる分子経路を介したオートファジーが誘導されている可能性があると考えられる。加えて、XBP1ノックダウン細胞ではオートファジー促進的に働くAMPKの活性化が生じており、AMPK経路依存的なオートファジーの亢進が生じている可能性が示唆された。以上の結果より、XBP1ノックダウン細胞ではオートファジーの亢進が生じており、そのことが単核細胞が選択的に排除されている要因であることが考えられた。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

初年度である本年度は、XBP1をノックダウンすることにより生じる、筋管形成過程の単核細胞の選択的排除のメカニズムが、オートファジーの亢進によるものであることを明らかにすることが出来た。オートファジーそのものは筋分化過程の初期において必須のイベントであることが報告されている。よって、筋分化刺激後の筋芽細胞が、筋管形成に向かうのか、死に向かうのか、方向性がオートファジーの度合いによって決められていることが予想される。筋形成におけるXBP1の役割解明を目指す本研究の初年度計画を十分に達成している。

Strategy for Future Research Activity

XBP1ノックダウンで観察された単核細胞死は、アポトーシス誘導細胞死であるのか検証する。XBP1ノックダウン細胞の分化過程に生じる死細胞における、アポトーシスシグナル活性の有無および、時間経過に伴う活性細胞の増減を、カスパーゼ活性を測定することで明らかにする。またXBP1の上流分子であるIRE1ノックダウン筋芽細胞における分化能を検討する。さらにIRE1活性（キナーゼ活性、活性型XBP1形成に必須であるRNase活性）を特異的に阻害する薬剤を処理し、分化能や単核細胞死数を検討することで、筋形成におけるIRE1-XBP1経路について検証する。

Causes of Carryover

本年度は生化学実験の条件検討に予想以上に費やしたため、予定以上の経費を要した。一方、学会発表を時間的な理由で行えなかったことから、差し引きの次年度使用額が生じる結果となった。次年度に開催される学会における発表に使用し、次年度使用額として有効に活用する。