加齢によるサルコペニア疾患病態理解のためのエピゲノム制御機構解明

2019 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 19H03786
• 研究機関: 愛媛大学
• 研究代表者: 今井 祐記 愛媛大学, プロテオサイエンスセンター, 教授 (10423873)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2022-03-31
• キーワード: 骨格筋 / Uhrf1 / DNAメチル化

研究実績の概要

筋再生とエピゲノム制御因子との関連を解析するため、Cardiotoxin (CTX)による筋損傷後経時的に採取したマウス骨格筋組織におけるDNAメチル化関連因子群の遺伝子発現変動を解析した。その結果、DNA維持メチル化を担うUhrf1 (Ubiquitin-Like PHD And RING Finger Domain 1)の発現が筋損傷後早期に顕著に増加していることを見出した。そこで、筋分化におけるUhrf1の機能を解析するため、まずマウス筋芽細胞株であるC2C12に対し、CRISPR/Cas9によりUhrf1のKO株を樹立した。この細胞を分化誘導したところ、筋管形成は著明に抑制され、筋関連遺伝子は著明な発現低下を認めた。また、間葉系幹細胞からの脂肪細胞分化に必須の転写因子であるPparγおよびCebpαの発現上昇を認めたことから、Uhrf1は筋芽細胞としての特徴の維持に必須の因子であると考えられた。次に、骨格筋再生の中心的役割を担う筋衛星細胞特異的にCreを発現する(Pax7-CreERT2)マウスとUhrf1 floxマウスを交配し、タモキシフェン誘導性筋衛星細胞特異的Uhrf1KO (scKO)マウスを作出、解析した。非損傷時ではcKOマウス前脛骨筋に表現型異常は認めなかったため、CTXによる筋損傷後の筋再生能を評価した。その結果、筋重量回復は有意に低下し、組織学的解析では顕著な筋線維断面積の低下を認めた。また、長趾伸筋の単一筋線維の浮遊培養による筋線維上の筋衛星細胞の増殖、分化を経時的に確認したところ、scKOマウスにおいて筋衛星細胞の増殖および分化が抑制された。これらの結果から、Uhrf1は骨格筋再生、筋分化及び骨格筋線維の成熟に関与していることが示唆された。今後は、初代培養筋衛星細胞を用いた機能解析および、トランスクリプトーム解析やメチル化DNA解析などの統合的ゲノムワイド解析を行い、より詳細な分子メカニズムの解析を進める予定である。

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

細胞種特異的遺伝子欠損マウスの表現型解析および遺伝子発現解析が順調に進んでいるため。

今後の研究の推進方策

現在の実験計画のみでなく、骨格筋幹細胞のみならず他の細胞種やDNA維持メチルに関わるDnmt1遺伝子欠損についても広く展開していく予定である。

研究成果

• [国際共同研究] Pasteur Institute/Cochin Institute(フランス)
  • 国名: フランス
  • 外国機関名: Pasteur Institute/Cochin Institute
• [国際共同研究] Semmelweis University(ハンガリー)
  • 国名: ハンガリー
  • 外国機関名: Semmelweis University
• [国際共同研究] 大連医科大学(中国)
  • 国名: 中国
  • 外国機関名: 大連医科大学
• [雑誌論文] Androgen receptor in satellite cells is not essential for muscle regeneration. (2020)
  • 著者名/発表者名: Sakai H, Sato T, Kanagawa M, Fukada S, Imai Y.
  • 雑誌名: Experimental Results. 巻: in press ページ: in press
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Evaluation of the structure of the otoconial layer using micro-computed tomography. (2020)
  • 著者名/発表者名: Nishihara E, Okada M, Kiyoi T, Shudou M, Imai Y, Hato N.
  • 雑誌名: Auris Nasus Larynx. 巻: S0385-8146(20) ページ: 30063-8.
  • DOI: 10.1016/j.anl.2020.02.013.
  • 査読あり
• [雑誌論文] GPRC5A facilitates cell proliferation through cell cycle regulation and correlates with bone metastasis in prostate cancer. (2020)
  • 著者名/発表者名: Sawada Y, Kikugawa T, Iio H, Sakakibara I, Yoshida S, Ikedo A, Yanagihara Y, Saeki N, Gyorffy B, Kishida T, Okubo Y, Nakamura Y, Miyagi Y, Saika T and Imai Y.
  • 雑誌名: Int J Cancer. 巻: 146(5) ページ: 1369-1382
  • DOI: 10.1002/ijc.32554.
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Micro-CT imaging analysis for the effects of ibandronate and eldecalcitol on secondary osteoporosis and arthritis in adjuvant-induced arthritis rats. (2019)
  • 著者名/発表者名: Ono Y, Miyakoshi N, Kasukawa Y, Imai Y, Nagasawa H, Tsuchie H, Akagawa M, Nagahata I, Yuasa Y, Sato C, Kawatani M, Shimada Y.
  • 雑誌名: Biomed Res. 巻: 40(5) ページ: 197-205
  • DOI: 10.2220/biomedres.40.197.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Recent Insights into Long Bone Development: Central Role of Hedgehog Signaling Pathway in Regulating Growth Plate (2019)
  • 著者名/発表者名: Haraguchi R, Kitazawa R, Kohara Y, Ikedo A, Imai Y, Kitazawa S.
  • 雑誌名: Int. J. Mol. Sci. 巻: 20(23) ページ: 5840
  • DOI: 10.3390/ijms20235840.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The E3 ubiquitin ligase MIB2 enhances inflammation by degrading the deubiquitinating enzyme CYLD. (2019)
  • 著者名/発表者名: Uematsu A, Kido K, Takahashi H, Takahashi C, Yanagihara Y, Saeki N, Yoshida S, Maekawa M, Honda M, Kai T, Shimizu K, Higashiyama S, Imai Y, Tokunaga F, Sawasaki T.
  • 雑誌名: J Biol Chem. 巻: 294(38) ページ: 14135-14148
  • DOI: 10.1074/jbc.RA119.010119
  • 査読あり
• [雑誌論文] A simple mouse model of pericardial adhesions. (2019)
  • 著者名/発表者名: Kojima A, Sakaue T, Okazaki M, Shikata F, Kurata M, Imai Y, Nakaoka H, Masumoto J, Uchita S, Izutani H.
  • 雑誌名: J Cardiothorac Surg. 巻: 14(1) ページ: 124
  • DOI: doi: 10.1186/s13019-019-0940-9.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Fibroblast Growth Factor 9 Is Upregulated Upon Intervertebral Mechanical Stress-Induced Ligamentum Flavum Hypertrophy in a Rabbit Model. (2019)
  • 著者名/発表者名: Hayashi K, Suzuki A, Terai H, Ahmadi SA, Rahmani MS, Hasib MM, Habibi H, Hori Y, Yamada K, Hoshino M, Toyoda H, Takahashi S, Tamai K, Ohyama S, Imai Y, Nakamura H.
  • 雑誌名: Spine. 巻: 44(20) ページ: E1172-E1180
  • DOI: 10.1097/BRS.0000000000003089.
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] The effects of resistance training on bone mineral density and bone quality in type 2 diabetic rats. (2019)
  • 著者名/発表者名: Ikedo A, Kido K, Ato S, Sato K, Lee JW, Fujita S and Imai Y.
  • 雑誌名: Physiol Rep. 巻: 7(6) ページ: e14046
  • DOI: 10.14814/phy2.14046
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Zscan10 Suppresses Osteoclast Differentiation by Regulating Expression of Haptoglobin. (2019)
  • 著者名/発表者名: Yanagihara Y, Inoue K, Saeki N, Sawada Y, Yoshida S, Lee JW, Iimura T and Imai Y.
  • 雑誌名: Bone 巻: 122 ページ: 93-100
  • DOI: 10.1016/j.bone.2019.02.011.
  • 査読あり
• [学会発表] Mechanisms underlying prostate cancer bone metastasis identified by Big Data analyses. (2019)
  • 著者名/発表者名: Yuuki Imai
  • 学会等名: 29th Australian and New Zealand Bone and Mineral Society Annual Scientific Meeting 2019
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Yuuki Imai (2019)
  • 著者名/発表者名: The role of an epigenetic regulator, Uhrf1, in musculoskeletal biology
  • 学会等名: 29th Australian and New Zealand Bone and Mineral Society Annual Scientific Meeting 2019
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Mobility & Longevity Exemplifying research from Japan (2019)
  • 著者名/発表者名: Yuuki Imai
  • 学会等名: Congress European Calcified Tissue Society 2019
  • 国際学会 / 招待講演
• [備考] 愛媛大学 今井研究室
  • URL: https://www.m.ehime-u.ac.jp/school/imailab/
• [備考] 愛媛大学運動器健康科学リサーチユニット
  • URL: https://www.m.ehime-u.ac.jp/school/skeletal/
• [備考] プロテオサイエンスセンター
  • URL: http://www.pros.ehime-u.ac.jp/