2022 Fiscal Year Annual Research Report

運動による骨格筋の適応変化範囲を規定するエピジェネティック機構の追究

Research Project

Project/Area Number	21H03383
Allocation Type	Single-year Grants
Research Institution	Matsumoto University
Principal Investigator	河野史倫松本大学, 大学院健康科学研究科, 教授 (90346156)
Project Period (FY)	2021-04-01 – 2025-03-31
Keywords	骨格筋 / 運動 / エピジェネティクス / ヒストン修飾 / 運動誘発性H3K27me3
Outline of Annual Research Achievements	慢性的な運動によるH3K27me3分布の変化と遺伝子応答性の関係、それらの残存についてマウス骨格筋を用いて検討した。4週間のトレッドミル走運動トレーニング後、運動に対して発現増加応答する遺伝子領域においてヒストンバリアントH3.3、H3K27me3、H3K4me3の増加が認められた。単発の運動に対するこれら遺伝子の発現応答を調べた結果、トレーニング群において特に顕著な発現増加が起こった。H3K27me3とH3K4me3の両方が付加されることにより、遺伝子発現応答性が亢進したものと考えられる。4週間のトレッドミル後、同期間トレーニングを中止した場合、ヒストンバリアントH3.3、H3K27me3、H3K4me3全ての分布が非トレーニング群と同レベルまで低下し、単発の運動に対しても遺伝子発現応答しなくなった。この結果から、今回の運動プロトコールで生じたヒストン分布ならびに遺伝子応答性変化は運動トレーニングを中止すると消失することが明らかである。また、これらヒストン修飾変化がヒストンバリアントH3.3の分布量と同様の動きを示したことから、運動による遺伝子領域へのヒストンH3.3挿入が運動誘発性ヒストン修飾とその維持に関与していることも示唆された。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 運動トレーニングによるH3K27me3修飾の増加と遺伝子転写応答における役割が明確となったため、計画通り研究が進んでいると判断できる。また、次年度実施するウイルスベクターを用いたH3K27me3修飾酵素の発現実験の予備実験も結果が得られており、次実験の準備も完了していることから順調と言える。
Strategy for Future Research Activity	次年度はH3K27me3修飾酵素であるタグ付きEZH1またはEZH2をウイルスベクターを用いて骨格筋線維のみで発現させ、安静中または運動によってEZH1/2どちらが動員されるのか明らかにする実験を実施する。H3K27me3は本来は転写抑制型として知られていたものの、運動時においては転写を促進する。このような機能変化にはH3<4me3との共修飾が必要と予想されるため、主動する酵素が切り替わっている可能性があると考えている。次年度以降の研究はこの点にフォーカスして運動誘発性H3K27me3の修飾メカニズムとその上流シグナルを明らかにしたい。