Nutritional substrates and microRNA interference for promoting mitochondria biogenesis in skeletal muscle

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K19482
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 59020:Sports sciences-related
• Research Institution: Kanazawa University
• Principal Investigator: Shibaguchi Tsubasa 金沢大学, GS教育系, 講師 (40785953)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 筋細胞 / ミトコンドリア / microRNA / 栄養素 / 代謝

Outline of Final Research Achievements

This study was to investigate 1) whether nutritional substrates enhance mitochondrial functions via genetic suppression mechanisms by microRNAs and 2) the possibility to maximize the induction of mitochondrial biogenesis through externally controlling miRNAs. We have developed a new sugar-amino acid mixture solution, and its administration induced mitochondrial biogenesis and increased mitochondrial membrane potential (a marker of mitochondrial activity) in C2C12 myotubes. In addition, leucine, a component of the sugar-amino acid mixture solution, had the ability to induce mitochondrial biogenesis via cooperatively downregulation of miR-494 and miR-696 in myotubes. Furthermore, we also suggested that leucine might stimulate mitochondrial biogenesis through independently of these miRNAs.

Free Research Field

運動生理学・生化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

運動や栄養素摂取によって骨格筋のミトコンドリア生合成が誘発されるが、この調節機構のうちmicroRNAを含む下方調節機序についてはその複雑さと多様さを理由にほとんど注目されていない。しかし、miRNAのいくつかは筋細胞でミトコンドリアのタンパク質合成を抑制的に制御し、運動トレーニングに対する応答性の違いにmiRNAが関与する可能性も示唆されている。つまり、これらmiRNAの制御力を弱めたり解除したりすることによってミトコンドリア生合成を調節し、運動や栄養の効果を最大化することが可能かもしれない。本研究の先には、miRNAを標的とした新たな運動・栄養処方や創薬研究等への応用発展が期待できる。