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2019 年度 実績報告書

骨格筋分化と筋萎縮に作用する新規非翻訳核酸の作動原理の解明と筋萎縮治療法への応用

研究課題

研究課題/領域番号 19H03427
研究機関藤田医科大学

研究代表者

土田 邦博  藤田医科大学, 総合医科学研究所, 教授 (30281091)

研究分担者 常陸 圭介  藤田医科大学, 総合医科学研究所, 助教 (10508469)
中谷 直史  藤田医科大学, 総合医科学研究所, 助教 (00421264)
研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2023-03-31
キーワード筋萎縮 / 筋肥大 / 長鎖非翻訳RNA / マイオジェニン / GDF / BMP / 異所性骨化 / 薬剤スクリーニング
研究実績の概要

骨格筋は、遺伝性神経筋難治疾患、慢性炎症、がん悪液質、老化といった様々な病態で障害される。筋組織は、筋衛星細胞からの秩序だった分化システムが巧妙に働くことで形成されていく。近年、長鎖非翻訳RNA (lncRNA)の機能解析が進み、筋分化、筋形成、筋萎縮・筋肥大に寄与することが解明されている。マイオジェニンのプロモーター領域から発現する lncRNA (myoparr)を同定した。複数の筋萎縮モデルと筋肥大モデルで、筋分化やゲノムインプリンティング制御に関わる12種のlncRNAの発現変化を精査し、共通に変化する分子と固有な発現変動を示す分子群に分別可能であることを示し英文論文として公表した。Myoparrに関しては、マイオジェニン遺伝子の発現の活性化を通じて、筋分化経路への運命決定に必須であること、miRNA133, 206などの発現調節を介して細胞周期制御に関わること、活性には転写コファクターであるDdx17との会合が重要であり、特にDdx17とヒストンアセチルトランスフェラーゼのPCAFとの会合の調節の重要性を示した。さらに、myoparr阻害核酸の投与で、マイオジェニンの発現誘導が阻害され、神経原性筋萎縮が緩和されることを示した。その経路の一つに筋萎縮抑制に作用する分泌因子の一つであるGDF5の発現誘導が関与することを示した。骨格筋が障害される病態の中に、骨格筋内異所性骨化がある。外傷、脳神経・脊髄神経障害、関節置換手術などでも見られる。骨化の起源となる細胞は本研究グループが見出したPDGFRα陽性間葉系前駆細胞である。ヒト骨格筋試料を用いて、間質に存在する間葉系幹細胞を増殖させ、アルカリフォスファターゼ活性とアリザリンレッド染色を定量し、骨化抑制薬の薬剤スクリーニングを行い抗ヒスタミン薬の1種がBMPの活性を制御することで骨化阻害に有効であることを突き止めた。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

骨格筋分化に寄与する新たな長鎖非翻訳核酸の解析は新たな機構の解析であり、脚光を浴び、「神経を損傷した時に骨格筋が萎縮する症状の緩和に成功」として新聞報道された。異所性脂肪化抑制薬のスクリーニングに続き、異所性骨化を抑制するドラッグリポジショニングにも成功した。筋萎縮に関与する新たなタンパク質翻訳後修飾因子も見出しており、計画以上に進展していると判断できる。

今後の研究の推進方策

発見したマイオジェニンプロモーター由来の長鎖非翻訳核酸に会合するRNA結合分子は複数種見出しており、解析を進行させる。そして、筋肥大モデルで発現が増加する分子としてタンパク質翻訳後修飾分子を見出し、解析に着手する。CRISPR/Cas9を用いた遺伝子破壊マウスも既に作成し、解析を行える環境を整えている。

  • 研究成果

    (28件)

すべて 2020 2019 その他

すべて 国際共同研究 (4件) 雑誌論文 (11件) (うち国際共著 2件、 査読あり 11件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 3件、 招待講演 1件) 図書 (2件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] Zhejiang University(中国)

    • 国名
      中国
    • 外国機関名
      Zhejiang University
  • [国際共同研究] Kohat Univ of Science and Technology(パキスタン)

    • 国名
      パキスタン
    • 外国機関名
      Kohat Univ of Science and Technology
  • [国際共同研究] PMAS-Arid Agriculture University(パキスタン)

    • 国名
      パキスタン
    • 外国機関名
      PMAS-Arid Agriculture University
  • [国際共同研究] Max Planck Institute(ドイツ)

    • 国名
      ドイツ
    • 外国機関名
      Max Planck Institute
  • [雑誌論文] Proteomic Analysis of Irradiation with Millimeter Waves on Soybean Growth under Flooding Conditions2020

    • 著者名/発表者名
      Zhong Zhuoheng、Furuya Takashi、Ueno Kimitaka、Yamaguchi Hisateru、Hitachi Keisuke、Tsuchida Kunihiro、Tani Masahiko、Tian Jingkui、Komatsu Setsuko
    • 雑誌名

      International Journal of Molecular Sciences

      巻: 21 ページ: 486

    • DOI

      10.3390/ijms21020486

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Discovery of a follistatin-derived myostatin inhibitory peptide2020

    • 著者名/発表者名
      Saitoh Mariko、Takayama Kentaro、Hitachi Keisuke、Taguchi Akihiro、Taniguchi Atsuhiko、Tsuchida Kunihiro、Hayashi Yoshio
    • 雑誌名

      Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters

      巻: 30 ページ: 126892~126892

    • DOI

      10.1016/j.bmcl.2019.126892

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Desloratadine inhibits heterotopic ossification by suppression of BMP2‐Smad1/5/8 signaling2020

    • 著者名/発表者名
      Kusano Taiki、Nakatani Masashi、Ishiguro Naoki、Ohno Kinji、Yamamoto Naoki、Morita Mitsuhiro、Yamada Harumoto、Uezumi Akiyoshi、Tsuchida Kunihiro
    • 雑誌名

      Journal of Orthopaedic Research

      巻: in press ページ: in press

    • DOI

      https://doi.org/10.1002/jor.24625

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Expression Levels of Long Non-Coding RNAs Change in Models of Altered Muscle Activity and Muscle Mass2020

    • 著者名/発表者名
      Hitachi Keisuke、Nakatani Masashi、Funasaki Shiori、Hijikata Ikumi、Maekawa Mizuki、Honda Masahiko、Tsuchida Kunihiro
    • 雑誌名

      International Journal of Molecular Sciences

      巻: 21 ページ: 1628~1628

    • DOI

      10.3390/ijms21051628

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Long Non-Coding RNA Myoparr Regulates GDF5 Expression in Denervated Mouse Skeletal Muscle2019

    • 著者名/発表者名
      Hitachi Keisuke、Nakatani Masashi、Tsuchida Kunihiro
    • 雑誌名

      Non-Coding RNA

      巻: 5 ページ: 33

    • DOI

      10.3390/ncrna5020033

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Reduced expression of calcitonin receptor is closely associated with age related loss of the muscle stem cell pools2019

    • 著者名/発表者名
      Ikemoto-Uezumi Madoka, Uezumi Akiyoshi, Hashimoto Naohiro, Kunihiro Tsuchida, So-ichiro Fukada他9名
    • 雑誌名

      J. Cachexia, Sarcopenia and Muscle

      巻: 2 ページ: e00081

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Data describing the effects of depletion of Myoparr, myogenin, Ddx17, and hnRNPK in differentiating C2C12 cells2019

    • 著者名/発表者名
      Hitachi Keisuke、Tsuchida Kunihiro
    • 雑誌名

      Data in Brief

      巻: 25 ページ: 104172

    • DOI

      https://doi.org/10.1016/j.dib.2019.104172

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Post-translational modification and protein sorting to small extracellular vesicles including exosomes by ubiquitin and UBLs2019

    • 著者名/発表者名
      Ageta Hiroshi, Kunihiro Tsuchida
    • 雑誌名

      CMLS-Cellular and Molecular Life Sciences

      巻: 76 ページ: 4829-4848

    • DOI

      10.1007/s00018-019-03246-7

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Phosphoproteomics Reveals the Biosynthesis of Secondary Metabolites in Catharanthus roseus under Ultraviolet-B Radiation2019

    • 著者名/発表者名
      Zhong Zhuoheng、Liu Shengzhi、Zhu Wei、Ou Yuting、Yamaguchi Hisateru、Hitachi Keisuke、Tsuchida Kunihiro、Tian Jingkui、Komatsu Setsuko
    • 雑誌名

      Journal of Proteome Research

      巻: 18 ページ: 3328~3341

    • DOI

      10.1021/acs.jproteome.9b00267

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Deficiency of Vgll2 Gene Alters the Gene Expression Profiling of Skeletal Muscle Subjected to Mechanical Overload2019

    • 著者名/発表者名
      Hitachi Keisuke、Inagaki Hidehito、Kurahashi Hiroki、Okada Hitoshi、Tsuchida Kunihiro、Honda Masahiko
    • 雑誌名

      Frontiers in Sports and Active Living

      巻: 1 ページ: 41

    • DOI

      https://doi.org/10.3389/fspor.2019.00041

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] ユビキチン様タンパク質とエクソソームへのタンパク質輸送制御機構2019

    • 著者名/発表者名
      上田 洋司、土田 邦博
    • 雑誌名

      生化学

      巻: 91 ページ: 514~518

    • DOI

      doi:10.14952/SEIKAGAKU.2019.910514

    • 査読あり
  • [学会発表] ラット人工肛門モデルにおける、人工肛門への便注入療法の有用性の検討2019

    • 著者名/発表者名
      宇賀菜緒子, 土田邦博, 長尾静子, 鈴木達也他9名
    • 学会等名
      第56回日本小児外科学会学術集会
  • [学会発表] 筋分化・筋萎縮における新規長鎖非コードRNA Myoparrの機能解析2019

    • 著者名/発表者名
      常陸圭介, 中谷直, 上田洋司, 上住聡芳, 土田邦博
    • 学会等名
      日本筋学会第5回学術集会
  • [学会発表] A novel myogenin promoter-associated lncRNA, myoparr is essential for myogenic differentiation and neurogenic atrophy2019

    • 著者名/発表者名
      土田邦博
    • 学会等名
      NEURO2019
  • [学会発表] Naoko Uga, Masashi Nakatani, Aya Yoshimura, Kanako Kumamoto, Kunihiro Tsuchida, Shizuko Nagao, Tomonori Tsuchiya, Yasuhiro Kondo, Atsuki Naoe, Shunsuke Watanabe, Toshihiro Yasui, Fujio Hara, Tatsuya Suzuki2019

    • 著者名/発表者名
      A new murine ileostomy model; Recycling stool prevents intestinal atrophy in the distal side of ileostomy
    • 学会等名
      International Symposium on Pediatric Surgical Research(ISPSR
    • 国際学会
  • [学会発表] Characterization of a novel ubiquitin-like post-translational modification factor for the protein sorting to exosomes2019

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Ageta, Kunihiro Tsuchida
    • 学会等名
      The ubiquitin system: Biology, mechanisms and roles in disease, 3rd EMBO Conference
    • 国際学会
  • [学会発表] 新たなユビキチン関連分子によるエクソソーム 分泌に関与する細胞内オルガネラ・ゾーンの解析2019

    • 著者名/発表者名
      土田邦博
    • 学会等名
      第3回オルガネラ・ゾーン研究会
  • [学会発表] 骨格筋分化におけるMyoparr結合タンパク質hnRNPKの機能解析2019

    • 著者名/発表者名
      常陸圭介, 中谷直史, 土田邦博
    • 学会等名
      第42回日本分子生物学会年会
  • [学会発表] 永岡唯宏, 勝野達也, 岸将史, 土田邦博2019

    • 著者名/発表者名
      Cdh2とVangl2の遺伝学的相互作用は神経管閉鎖を制御する
    • 学会等名
      第42回日本分子生物学会年会
  • [学会発表] 筋内の異所性脂肪形成を制御するメカニズム2019

    • 著者名/発表者名
      上住聡芳, 上住円, 深田宗一朗, 土田邦博
    • 学会等名
      第42回日本分子生物学会年会
  • [学会発表] A novel myogenin promoter-associated lncRNA, myoparr, is essential for myogenic differentiation and neurogenic atrophy2019

    • 著者名/発表者名
      Kunihiro Tsuchida
    • 学会等名
      12th International Conference on Cachexia, Sarcopenia & Muscle Wasting
    • 国際学会 / 招待講演
  • [図書] The Chemical Biology of Long Noncoding RNAs. RNA Technologies Series2020

    • 著者名/発表者名
      Stefan Jurga and Jan Barciszewski
    • 総ページ数
      in press
    • 出版者
      SpringerNature
  • [図書] アンチ・ドーピング 徹底解説! スポーツ医薬-服薬指導とその根拠2020

    • 著者名/発表者名
      鈴木秀典、赤間高雄、亀井美和子
    • 総ページ数
      260
    • 出版者
      中山書店
    • ISBN
      978-4-521-74793-4
  • [備考] 藤田医科大学総合医科学研究所難病治療学

    • URL

      http://info.fujita-hu.ac.jp/~nanbyou/

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公開日: 2021-01-27  

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