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これまで我々は、定期的な運動を実施することで骨格筋のオートファジータンパクが増加しリン酸化することを報告している。本研究では、骨格筋の恒常性維持に重要であり運動により制御される細胞内小器官であるミトコンドリアに着目し、運動により活性化されるオートファジー基質の新たな機能としてミトコンドリアの品質管理に対する役割の解明を目的として検証を行った。
第一課題として筋特異的なオートファジー基質の発現増強マウスを用いて、結合するタンパクをショットガン解析にて網羅的に解析し、ミトコンドリアタンパクを同定した。この結果をもとに、改めて発現増強マウスの骨格筋を用いて免疫沈降を行い、網羅的解析と同様にミトコンドリアタンパクとオートファジータンパクが結合することを確認した。
第二課題としてオートファジータンパクが活性化することを確認している定期的な運動を実施した骨格筋を用いて免疫沈降を行い、ミトコンドリアタンパクとオートファジータンパクが結合することを確認した。
第三課題として筋特異的にオートファジータンパクの発現を欠損または発現増強したマウスに、ミトコンドリアの機能低下を誘導することが報告されているドキソルビシン投与による筋萎縮を誘導した。その結果、オートファジー基質を欠損することでドキソルビシンによる筋萎縮が有意に促進し、オートファジー基質を発現増強することでドキソルビシンによる筋萎縮が有意に抑制した。また、オートファジー基質と同定したミトコンドリアタンパクの結合はドキソルビシン投与により低下した。
これらの実験結果より、骨格筋のオートファジータンパクはミトコンドリアタンパクと相互作用することで骨格筋量の維持に貢献する可能性が示唆された。
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