| 研究課題/領域番号 |
15K12665
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| 研究機関 | 電気通信大学 |
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研究代表者 |
狩野 豊 電気通信大学, 情報理工学(系)研究科, 教授 (90293133)
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| 研究期間 (年度) |
2015-04-01 – 2017-03-31
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| キーワード | 蛍光グルコース / 生体恒常性 / 多核細胞 |
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| 研究実績の概要 |
トレーニングによって形態や機能が変化する可塑性に富んだ骨格筋線維は，他の細胞と異なり複数の細胞核が配置している「多核細胞」である．この特徴は，骨格筋適応のメカニズムを解明する上での重要なポイントである．本研究は，同一の筋線維内のそれぞれの筋核において，細胞質内環境の変化に対する情報の共有化メカニズムの有無について明らかにすることを目的としている．そのための研究モデルとして，in vivo環境下において，細胞質内の物質動態を明らかにする実験モデルの構築を試みた．実験系の構築のために，本研究では細胞内グルコースに着目した．グルコースは解糖系のエネルギー基質として重要な物質であが，これまで，細胞外から細胞内への取込機構を中心に研究が進められ，特定の糖取り込み膜輸送体タンパク質が明らかにされている．その一方，筋細胞内のグルコース拡散・輸送に着目した研究は少なく，その機構は明らかにされていない．そこで，本研究はin vivo条件下において蛍光グルコース誘導体 (2-NBDG) をマイクロインジェクションにて筋細胞へ注入し，グリコーゲンレベルが変動する運動前後において，グルコース拡散性を調べた．その結果，筋細胞内におけるグルコースは，比較対象とした複数の蛍光色素よりも拡散性が高い可能性が示された．この結果は，細胞活動に必須の物質を筋線維内で共有するための輸送システムの存在を示唆するものであり，筋線維の形質を維持するための手がかりとなる結果を得ることができた．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
骨格筋線維（骨格筋細胞）は多核細胞であり，一定の間隔で核が存在する．特定の核が支配する領域を筋核ドメインと呼んでいる．骨格筋線維は，ミオシン重鎖(MHC)のアイソフォームによって大きく速筋や遅筋に分類されている．そして，筋線維タイプごとに収縮特性（収縮速度），代謝特性（エネルギー産生能力）が異なっている．しかしながら，細胞全体が同一の形質を保持するメカニズムは不明である．
本研究は，多核細胞である骨格筋細胞が，１本の筋線維において均一な形質発現を支える機構についての手がかりを得たいと考えている．研究申請時では，この目的に対して，逆説的に，遅筋と速筋を同時に発現する骨格筋の作成を試みようと考えていた．このようなハイブリッド線維（同一の筋線維で速筋と遅筋が混在する）が可能であれば，多核細胞の骨格筋が均一の形質を保持する機構において，筋線維全体の形質発現の調節を司るようなシステムは否定されるためである．
現在まで，エネルギー代謝の主要な物質であるグルコースの細胞内動態を明らかにする研究モデルの確立とその動態解析を終了している．しかしながら，当初の目的であるハイブリッド線維の存在を検討できるようなモデルを確立するまでには至っていない．
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| 今後の研究の推進方策 |
細胞内でのグルコースを共有する機構の存在を確認しているが，今後は，グルコース以外の物質にも着目する必要がある．例えば，筋線維タイプの変化を誘導するような物質を筋線維に直接注入し，経時的に調べることが考えられる．さらに，MHCI型線維をコードする遺伝子に蛍光タンパクであるYFPを付加したマウスを導入も視野に入れて，筋線維タイプin vivoバイオイメージング観察法を確立したい．これらの実験系を構築し，多核細胞である骨格筋細胞が，１本の筋線維において均一な形質発現を支える機構についての手がかりを得たいと考えている．
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