2019 Fiscal Year Research-status Report
低栄養に起因する骨格筋萎縮を制御する新たなE3ユビキチンリガーゼの探索と機能解析
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19K15786
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
佐々木 崇 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 特任助教 (90771676)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 骨格筋 / 筋萎縮 / サルコペニア / ユビキチン・プロテアソーム系 / 栄養枯渇 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では加齢に伴う筋量低下の一端を担う「低栄養による骨格筋萎縮」に焦点を絞り、その分子基盤解明を目指している。これまでに、マウスに対して絶食負荷した際に骨格筋におけるmRNA発現量が大きく変動するE3 Ubiquitin Ligaseを新たに複数見出しており、その発現制御メカニズムと機能に関して研究を進めている。
今年度はまず、これらの遺伝子がどのような刺激により発現変動しているのかを明確にするため、培養骨格筋細胞を様々な栄養枯渇培地で培養し遺伝子発現変動を測定した。具体的には、C2C12筋管細胞に対しグルコース枯渇、アミノ酸枯渇、血清枯渇などの処理を施し、24時間後のmRNA発現変動を測定した。その結果、ターゲットとしている遺伝子のいくつかはグルコース枯渇により絶食に類似した発現応答を示した。また同様の応答は、グルコースを含む培地で培養した骨格筋細胞に2-DGを投与し糖代謝を阻害した際にも確認されたことから、グルコース代謝物が何らかの仕組みによりこれらの遺伝子発現に影響を及ぼしていることが推測された。
更にこれらの遺伝子が骨格筋においてどのような機能を有するか明らかにするため、in vivo electroporation法によりマウス骨格筋に過剰発現する実験を試みた。その結果、あるE3 Ubiquitin Ligaseが、筋萎縮に関わる転写因子FoxOの発現制御に関わる可能性が示された。以上の結果は、絶食により誘導される筋萎縮の分子メカニズムを説明し得るものである。
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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
今年度は絶食誘導性の新たなE3 Ubiquitin Ligaseに関して、その発現制御メカニズムの解析と機能解析の足掛かりを得ることを目的として研究を進めた。その結果、実験に必要なツールの作製を計画通り終了し、一連の実験から発現制御機構や機能に関していくつかの重要な知見が得られた。したがって本研究は、当初の期待通りの進度であると評価した。
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| Strategy for Future Research Activity |
培養骨格筋細胞を用いた実験より、グルコース代謝の変化がどのような分子メカニズムにより当該E3 Ubiquitin Ligaseの発現を制御するのかを明らかにする。またマウスをグルコース欠乏食で飼育した場合にも同様の変化が生じるのかを確認する。
機能解析に関してはマウス骨格筋への遺伝子導入実験を中心に解析を進めており、これを継続する。ただしin vivo electroporation法は遺伝子導入効率が高くないため、詳細な機能解析を行うにあたりElectroporation法の改良も検討する。これに並行して培養骨格筋細胞を用いた機能解析も行い、基質タンパク質の同定を目指す。
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| Causes of Carryover |
実験計画の一部に遅延が発生し、翌年度以降に延期したため次年度使用額が生じた。
使用計画に大きな変更はなく、延期した実験を翌年度に実施する予定である。
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