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2012 年度 実施状況報告書

チオレドキシンは筋収縮時に骨格筋から分泌される新規マイオカインである

研究課題

研究課題/領域番号 24700700
研究機関首都大学東京

研究代表者

眞鍋 康子  首都大学東京, 人間健康科学研究科, 助教 (60467412)

研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2014-03-31
キーワードマイオカイン / 筋収縮 / チオレドキシン
研究概要

本研究は、骨格筋から分泌されるホルモン様の蛋白質であるマイオカインの新規発見とその生理作用の解析を行うことを目的としている。申請者はこれまでに、収縮させた骨格筋細胞の培養上清に抗酸化活性分子であるチオレドキシンが増加することを見出した。これまでは予備的な検討であったので、平成24年度はチオレドキシンの分泌のトリガーとなる収縮刺激条件の設定とチオレドキシン遺伝子のクローニングを同時並行で行った。
マウス骨格筋由来C2C12細胞を10,30または60Vの電圧下で1Hz、3msecの電気刺激条件で1,3,6または24時間の電気的な収縮を与えた。それぞれの収縮刺激直後に培養上清を回収・濃縮し、チオレドキシン量をウェスタンブロッティング法によって検討した。その結果、収縮の有無にかかわらず培養上清にチオレドキシン分泌が確認できたが、予備実験の結果に反し、いずれの刺激時間においても収縮によるチオレドキシンの分泌増加は観察されなかった。
一方、骨格筋に発現するチオレドキシン遺伝子(cDNA)をPCR法を用いてマウス骨格筋からクローニングした。得られたチオレドキシンは、既知の配列と同じで、骨格筋特異的なサブタイプは存在しないことが明らかとなった。またチオレドキシン遺伝子にHAタグをつけたcDNAも作成し、骨格筋細胞にHAタグ付きの遺伝子をエレクトロポレーション法で過剰発現させた細胞を作成し、電気的な収縮刺激を与え、収縮の有無によるHAタグつきチオレドキシンの培養上清への分泌の確認を行った。その結果、過剰発現させた細胞の培養上清には収縮の有無にかかわらずHAタグ付きのチオレドキシンが確認されたが、収縮による分泌の増加は観察されなかった。以上から、現在の刺激条件下では収縮による分泌調節はみられず、恒常的に分泌されるマイオカインの1つである可能性が示唆されている。

現在までの達成度 (区分)
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

当初の計画では平成24年度内に (1)チオレドキシン遺伝子のクローニングし、骨格筋組織におけるスプライスバリアントの有無を確認し、さらに様々な遺伝子工学実験に使用するためのタグ付きのcDNAを作製すること、(2)チオレドキシンが骨格筋から収縮により調節されるメカニズムの解明に着手する予定であった。
(1)に関しては当初の計画通り、マウス骨格筋からチオレドキシンのクローニングを行い、骨格筋に発現しているチオレドキシンが既報の配列と同じである事を確認した。さらに、HAタグを付けたチオレドキシンcDNAを作製し、遺伝子工学のツールとしての使用が可能になった。(2)に関しては、予備実験で得られた、筋収縮によるチオレドキシン分泌の制御が再現できなかったことから、戦略を変更して、チオレドキシンが筋収縮による分泌の制御を受けるか否かについて再検証した。分泌は、骨格筋細胞の収縮刺激パラメータのうち、時間、電圧、等を変化させ検討した。その結果、チオレドキシンは筋収縮刺激がなくとも骨格筋から恒常的に分泌されていること、また筋細胞が壊れた指標となるLDH活性が上昇しているときに分泌されることを明らかにした。当初の計画と方向性が変わってきたが、分泌の様式や解明に向かっていることから、研究は順調に進展しているといえる。

今後の研究の推進方策

平成24年度は効率的な予算執行で研究が推進できたこと、予定している学会には次年度に発表するために、残金が生じた。
平成25年度はチオレドキシンの筋収縮による分泌調節について、より激しい刺激条件下での分泌を検討し、LDH活性上昇と分泌との関連性を明らかにする。また、近年、様々な細胞がプロテアーゼ等を分泌しているとの報告もある。これまで、細胞の収縮によって、チオレドキシンの分泌が観察されていない原因として、プロテーゼの同時分泌によりタンパク質が分解された可能性が考えられる。そこで、収縮後の培地中のプロテアーゼ活性の測定を行うとともに、プロテアーゼインヒビターを培地中に添加したのちに収縮刺激を加え、チオレドキシンの分泌が収縮により調節を受けるかについて検討する。いずれの刺激条件においても、収縮による分泌の調節が見られなかった場合には、チオレドキシンは収縮による調節はうけない、いわゆる恒常性に分泌されるマイオカインの一つであると判断できる。
既報ではチオレドキシンは繊維芽細胞から分泌されることが明らかとなっているが、チオレドキシンは分泌蛋白質に共通に存在しているシグナル配列を持たないタイプの蛋白質であり、その分泌メカニズムの詳細は明らかにされていない。骨格筋に関しても、チオレドキシンの分泌に関する報告やそのメカニズムの詳細はこれまでに知られていない。チオレドキシンの骨格筋からの分泌メカニズムを検討するため、シグナルペプチドを持たないタンパク質の分泌の形態の1つとして近年注目されるようになったエキソソームの可能性について検討を加える。
さらに、以前のプロテオーム解析ではチオレドキシンに関連するタンパク質も、骨格筋細胞の培養上清に存在していることから、これらの蛋白質についての分泌を、チオレドキシンの分泌の様式と比較する。以上の結果を平成25年度の終盤にむけてまとめ、論文にする予定である。

次年度の研究費の使用計画

本研究は生化学・分子生物学・細胞生理学などの消耗品を多く使用する実験が中心となるため、平成25年度の主な研究経費は消耗品に計上する。
平成25年度は、本研究の成果発表および情報収集の場として3学会(日本体力医学会、日本運動生理学会、日本農芸化学会)および1研究会(分子骨格筋代謝研究会)を予定しており、学会費および旅費を200千円計上する。
また、平成25年度の研究終了時には、本研究の成果を論文化するため、英文校閲に100千円計上する。

  • 研究成果

    (16件)

すべて 2013 2012 その他

すべて 雑誌論文 (8件) (うち査読あり 6件) 学会発表 (7件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] 栄養士のための運動生理学2013

    • 著者名/発表者名
      眞鍋康子, 藤井宣晴
    • 雑誌名

      食育フォーラム

      巻: 143 ページ: 10-17

  • [雑誌論文] Exercise training-induced adaptations associated with increases in skeletal muscle glycogen content2013

    • 著者名/発表者名
      Manabe Y, Gollisch KSC, Holton L, Kim Y, Brandauer J, Fujii NL, Hirshman MF, Goodyear LJ.
    • 雑誌名

      FEBS Journal

      巻: 280 ページ: 916-926

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Chronic exercise enhances insulin secretion ability of pancreatic islets without change in insulin content in non-diabetic rats2013

    • 著者名/発表者名
      Tsuchiya M*, Manabe Y* (*contributed equally), Yamada K, Furuichi Y, Hosaka M, Fujii NL.
    • 雑誌名

      Biochem.Biophys.Res.Commun

      巻: 430 ページ: 676-682

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Myokines: Do they really exist?.2012

    • 著者名/発表者名
      Manabe Y, Miyataka S, Takagi M.
    • 雑誌名

      J.Phys.Fit.Sport.Med.,

      巻: 1 ページ: 51-58

    • DOI

      10.7600/jpfsm.1.51

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 真核細胞のエネルギー・センサー「AMPキナーゼ」2012

    • 著者名/発表者名
      眞鍋康子、井上菜穂子、高木麻由美、藤井宣晴
    • 雑誌名

      比較生理生化学

      巻: 29 ページ: 70-75

    • DOI

      DOI 10.3330/hikakuseiriseika.29.70

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 筋収縮が糖尿病を予防・改善することの分子スポーツ医学的考察2012

    • 著者名/発表者名
      眞鍋康子、 藤井宣晴
    • 雑誌名

      医学のあゆみ

      巻: 243 ページ: 918-922

  • [雑誌論文] Characterization of an Acute Muscle Contraction Model using Cultured C2C12 Myotubes.2012

    • 著者名/発表者名
      Manabe Y, Miyatake S, Takagi M, Nakamura M, Okeda A, Nakano T, Hirshman MF, Goodyear LJ, Fujii NL
    • 雑誌名

      PLoS ONE

      巻: 7 ページ: e52592

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Visualization of dynamic change in contraction-induced lipid composition in mouse skeletal muscle by matrix-assisted laser desorption/ionization imaging mass spectrometry.2012

    • 著者名/発表者名
      Goto-Inoue N, Manabe Y, Miyatake S, Ogino S, Morishita A, Hayasaka T, Masaki N, Setou M, Fujii NL.
    • 雑誌名

      Anal.Bioanal.Chem.

      巻: 403 ページ: 1863-1867

    • 査読あり
  • [学会発表] Muscle contraction models useful for analysis of contraction-induced intracellular signaling2012

    • 著者名/発表者名
      Fujii NL, Manabe Y, Miyatake S, Goto-Inoue N, Takagi M, Morishita A.
    • 学会等名
      アカデミックフォーラム
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      20120508-20120510
  • [学会発表] 高齢者で認められる糖代謝異常とその予防法

    • 著者名/発表者名
      藤井宣晴、眞鍋康子、井上菜穂子、高木麻由美
    • 学会等名
      第12回日本抗加齢医学会総会
    • 発表場所
      横浜
  • [学会発表] 田七人参由来ダンマラン系トリテルペン含有エキスの高血糖モデル動物におけるインスリン応答性与える影響

    • 著者名/発表者名
      高村裕介、北村久美子、上林博明、岩崎英明、大寺基靖、杉岡裕恒、眞鍋康子、藤井宣晴
    • 学会等名
      第55回日本糖尿病学会発表
    • 発表場所
      横浜
  • [学会発表] anaxatriol Activates Insulin Signaling Pathway in Skeletal Muscle and Improves Insulin Resistance in KKAy Mice

    • 著者名/発表者名
      Kitamura K, Takamura Y, Iwamoto T, Ikoma K, Nomura M, Sugioka H, Kobayashi T, Komada T, Manabe Y, Iwasaki H, Ohdera M, Fujii NL, Fushiki T
    • 学会等名
      72th Scientific Sessions American Diabetes Association
    • 発表場所
      Orland
  • [学会発表] イメージングマススペクトロメトリーによる骨格筋収縮に伴う代謝物変動の可視化

    • 著者名/発表者名
      井上菜穂子、眞鍋康子、宮武正太、森下愛、荻野慎也、瀬藤光利、藤井宣晴
    • 学会等名
      第37回日本医用マススペクトル学会年会
    • 発表場所
      名古屋
  • [学会発表] 骨格筋細胞の糖取込みに対する田七人参由来ダンマラン系トリテルペンの作用解析.

    • 著者名/発表者名
      岩本 拓、高村裕介、北村久美子、生駒桂子、野村 充、小野知二、村越倫明、眞鍋康子、西野 輔翼、藤井宣晴
    • 学会等名
      第17回日本フードファクター学会学術集会
    • 発表場所
      静岡
  • [学会発表] マイオカイン探索システムの構築とバイオマーカーへの応用

    • 著者名/発表者名
      眞鍋康子、田岡万悟、坂井貴臣、礒辺俊明、藤井宣晴
    • 学会等名
      第2回TOBIRA研究交流フォーラム
    • 発表場所
      東京
  • [図書] 応用栄養学2013

    • 著者名/発表者名
      伏木亨・山崎英恵 編著  眞鍋康子(第3章 成長・発達・加齢 担当)
    • 総ページ数
      pp40-56
    • 出版者
      アイ・ケイ コーポレーション

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公開日: 2014-07-24  

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