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2022 年度 実績報告書

RNA結合タンパク質Musashiが骨格筋の萎縮を防ぐ機序の解明

研究課題

研究課題/領域番号 20H04079
研究機関東京都立大学

研究代表者

古市 泰郎  東京都立大学, 人間健康科学研究科, 助教 (40733035)

研究分担者 眞鍋 康子  東京都立大学, 人間健康科学研究科, 准教授 (60467412)
研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2024-03-31
キーワード骨格筋 / 筋再生 / 幹細胞 / RNA結合タンパク質
研究実績の概要

骨格筋の萎縮は生活の質の低下に直結するため、その機序を解明して予防法を確立することが求められている。申請者はこれまで、筋萎縮を引き起こす新規因子を網羅的に探索した結果、神経発生やガン発生に関わるMusashi2(Msi2)が骨格筋萎縮とともに発現低下することを見出した。Msi2は特定のmRNAに結合してその発現量を調節し、細胞が分化するか否かを決める運命決定因子として発見されたが、骨格筋での働きは不明であった。これまでの研究によって、Msi2タンパク質は骨格筋線維および、筋の再生と肥大を担う骨格筋の体性幹細胞(筋幹細胞)に発現することが示された。生体では筋損傷後の再生時にMsi2の発現量は一過的に増加し、筋再生が終了した段階に元のレベルまで低下した。Msi2の働きを明らかにするため、Msi2を欠損したマウスの骨格筋を解析したところ、Msi2欠損マウスでは野生型マウスに比べて筋が萎縮しているだけでなく、筋再生のマーカーおよび筋サイズが低下しており筋再生に障害が現れた。また、マウス骨格筋から筋幹細胞を初代培養してMsi2の筋発生における役割をin vitroで検討したところ、筋幹細胞の自己複製能力および筋芽細胞細胞の増殖力がMsi2の欠損で低下していた。Msi2が制御する分子機序を明らかにするために、RNAシーケンスによる網羅的な遺伝子発現解析を行い、Msi2の欠損によって変化する遺伝子を同定した。Msi2がRNA結合タンパク質として発現量を調節している遺伝子を特定するために、培養細胞にUVを照射することでMsi2とRNAをクロスリンクさせ、Msi2の免疫沈降とPCRによってMsi2が結合しているmRNAを検出した。

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

2022年度は、Msi2がRNA結合タンパク質として発現を調節している遺伝子を同定する実験を行った。培養した筋芽細胞にUVを照射してタンパク質とRNAの架橋を行い、免疫沈降によってMsi2に結合しているRNAを抽出した。筋幹細胞の自己複製や分化に関わる遺伝子についてPCRを行い、Msi2と結合している遺伝子を同定した。また、骨格筋からMsi2遺伝子をクローニングし、Msi2の発現ベクターを作製することに成功した。
Msi2欠損マウスの骨格筋を解析する過程で、筋再生だけでなく筋線維タイプが変化している可能性を見出し、その解析を行った。Msi2欠損マウスのヒラメ筋を摘出し、免疫染色による組織学的解析、ミオシン重鎖タンパク質アイソフォームの定量比較、ウエスタンブロッティングによって筋線維タイプ比を定量比較したところ、遅筋タイプの筋線維が減少していることが明らかになった。筋再生だけでなく、筋タイプの制御に対するMsi2の働きについてその機序を解明する解析を進めている。

今後の研究の推進方策

2023年度以降は、Msi2が筋細胞の運命を制御するその分子機序について詳細な解析を進める。クローニングしたMsi2遺伝子を、生体骨格筋および培養細胞にエレクトロポレーション法によって過剰発現させる。その上で、骨格筋の再生能力および筋線維タイプなどの骨格筋機能を評価し、Msi2の生理的作用およぼその分子機序を解明する。また、骨格筋には他の組織で発現しているMsi2だけでなくスプライシングアイソフォームが存在していることが分かったため、どのMsi2アイソフォームが機能しているかを特定する。Msi2の骨格筋における重要性を証明し、その機序を解明することによって筋治療薬の開発や運動処方への応用を目指す。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2023 2022 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件、 オープンアクセス 5件) 学会発表 (2件) (うち招待講演 2件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Stable isotope-labeled carnitine reveals its rapid transport into muscle cells and acetylation during contraction2023

    • 著者名/発表者名
      Furuichi Yasuro、Goto-Inoue Naoko、Uchida Saki、Masuda Shun、Manabe Yasuko、Fujii Nobuharu L.
    • 雑誌名

      Heliyon

      巻: 9 ページ: e15281~e15281

    • DOI

      10.1016/j.heliyon.2023.e15281

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] PDGF-B secreted from skeletal muscle enhances myoblast proliferation and myotube maturation via activation of the PDGFR signaling cascade2023

    • 著者名/発表者名
      Hamaguchi Hiroki、Dohi Kitora、Sakai Takaomi、Taoka Masato、Isobe Toshiaki、Matsui Tsubasa S.、Deguchi Shinji、Furuichi Yasuro、Fujii Nobuharu L.、Manabe Yasuko
    • 雑誌名

      Biochemical and Biophysical Research Communications

      巻: 639 ページ: 169~175

    • DOI

      10.1016/j.bbrc.2022.11.085

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Mechanical guidance of self-condensation patterns of differentiating progeny2022

    • 著者名/発表者名
      Matsuzaki Takahisa、Shimokawa Yuko、Koike Hiroyuki、Kimura Masaki、Kawano Yuma、Okuma Nao、Kawamura Ryuzo、Yoneyama Yosuke、Furuichi Yasuro、Hakuno Fumihiko、Takahashi Shin-Ichiro、Nakabayashi Seiichiro、Okamoto Satoshi、Nakauchi Hiromitsu、Taniguchi Hideki、Takebe Takanori、Yoshikawa Hiroshi Y.
    • 雑誌名

      iScience

      巻: 25 ページ: 105109~105109

    • DOI

      10.1016/j.isci.2022.105109

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Establishment of a system evaluating the contractile force of electrically stimulated myotubes from wrinkles formed on elastic substrate2022

    • 著者名/発表者名
      Hamaguchi Hiroki、Matsui Tsubasa S.、Deguchi Shinji、Furuichi Yasuro、Fujii Nobuharu L.、Manabe Yasuko
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 12 ページ: 13818

    • DOI

      10.1038/s41598-022-17548-7

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] R-spondin3 is a myokine that differentiates myoblasts to type I fibres2022

    • 著者名/発表者名
      Mita Yoshitaka、Zhu Haonan、Furuichi Yasuro、Hamaguchi Hiroki、Manabe Yasuko、Fujii Nobuharu L.
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 12 ページ: 13020

    • DOI

      10.1038/s41598-022-16640-2

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 身体活動・運動が骨格筋量を維持する機序 ―糖代謝との関係に注目して―2022

    • 著者名/発表者名
      古市泰郎
    • 学会等名
      第174回日本体力医学会関東地方会
    • 招待講演
  • [学会発表] 糖濃度が筋幹細胞の増殖能力に与える影響2022

    • 著者名/発表者名
      古市泰郎, 眞鍋康子, 藤井宣晴
    • 学会等名
      第77回日本体力医学会医学会大会
    • 招待講演
  • [備考] 東京都立大学運動分子生物学研究室

    • URL

      https://www.comp.tmu.ac.jp/muscle/index.html

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公開日: 2023-12-25  

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