運動による転写制御の分子機構の解明

阐明运动转录控制的分子机制

• 批准号: 21K11677
• 负责人: 榊原 伊織
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Aichi Medical University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K11677/
• 关键词: 運動; 骨格筋; エピゲノム; 転写; 転写因子

高齢社会の現在、全身の筋力低下（サルコペニア）は重要課題である。運動はサルコペニアの予防作用を有しており、運動の骨格筋への作用機構を分子レベルで解明することは新しいサルコペニアの予防・治療薬の開発につながるため、非常に有意義である。運動は骨格筋の遺伝子発現を変化させるが、運動刺激を骨格筋の遺伝子の発現変化へと変換する分子機構には不明な点が多い。そこで、本研究では、運動による転写制御の分子機構を解明する解明することを目的とした。運動により誘導されるシグナルを網羅的に解析するために、運動時の骨格筋の核抽出タンパク質におけるリン酸化プロテオミクス解析を行なった。その結果、リン酸化シグナルを受けるタンパク質としてエピゲノム修飾酵素Phf2（PHD Finger Protein 2）を同定した。PHF2はヒストン3の９番目のリジン残基のメチル基(H3K9me2)を外す活性を持つエピゲノム修飾酵素であり、H3K9me2は遺伝子の転写を抑制するエピゲノム修飾であるため、PHF2は遺伝子の活性化に関わると予想される。PHF2の機能を解明するために、Phf2遺伝子の欠損したC2C12細胞に電気刺激装置（EPS）を用いたin vitroの運動モデルを用いて、遺伝子発現に与える変化を解析したところ、EPSを用いると、野生型のC2C12細胞ではMyh2の遺伝子発現が誘導されたが、Phf2 KO C2C12細胞ではEPSによるMyh2遺伝子の発現上昇が起こらないことが明らかとなった。これらの結果から、PHF2が運動による骨格筋の遅筋化を制御するエピゲノム修飾酵素であることが示唆された。続いて、Phf2の生理機能を解明するために、Phf2lox/+マウスとHSA (human skeletal actin)-Cre+マウスを掛け合わせて、骨格筋特異的なPhf2欠損マウスを作出した。

在当今的老龄化社会中，全身性肌肉无力（肌肉减少症）是一个重要问题。运动对肌少症具有预防作用，从分子水平阐明运动影响骨骼肌的机制具有极其重要的意义，将有助于开发新的肌少症预防和治疗药物。运动改变骨骼肌的基因表达，但将运动刺激转化为骨骼肌基因表达变化的分子机制仍不清楚。因此，本研究的目的是阐明运动转录控制的分子机制。为了全面分析运动诱发的信号，我们对运动过程中从骨骼肌中提取的核蛋白进行了磷酸化蛋白质组学分析。结果，表观基因组修饰酶 Phf2（PHD Finger Protein 2）被鉴定为接收磷酸化信号的蛋白质。 PHF2是一种表观基因组修饰酶，具有从组蛋白3的第9个赖氨酸残基上去除甲基(H3K9me2)的活性。H3K9me2是抑制基因转录的表观基因组修饰，因此预计PHF2参与基因激活。为了阐明PHF2的功能，我们使用电刺激器（EPS）在缺乏Phf2基因的C2C12细胞中使用体外运动模型分析了基因表达的变化，并发现当使用EPS时，尽管Myh2基因表达在野生环境下被诱导-型C2C12细胞中，发现EPS不会增加Phf2 KO C2C12细胞中Myh2基因的表达。这些结果表明 PHF2 是一种表观基因组修饰酶，可以控制运动引起的骨骼肌减慢。接下来，为了阐明 Phf2 的生理功能，我们通过将 Phf2lox/+ 小鼠与 HSA（人骨骼肌动蛋白）-Cre+ 小鼠杂交，创建了骨骼肌特异性 Phf2 缺陷小鼠。

项目成果

運動によるエピゲノム制御機構の解明

阐明运动的表观基因组调控机制

• 发表时间: 2021
• 作者: 榊原伊織

Transcriptome Analyses of In Vitro Exercise Models by Clenbuterol Supplementation or Electrical Pulse Stimulation

通过补充克伦特罗或电脉冲刺激进行体外运动模型的转录组分析

• DOI: 10.3390/app112110436
• 发表时间: 2021
• 作者: Fukushima Taku;Takata Miho;Kato Ayano;Uchida Takayuki;Nikawa Takeshi;Sakakibara Iori
• 通讯作者: Sakakibara Iori

運動によるエピゲノム制御機構の解明

阐明运动的表观基因组调控机制

• 发表时间: 2021
• 作者: 榊原伊織

運動によるエピゲノム制御機構の解明

阐明运动的表观基因组调控机制

• 发表时间: 2021
• 作者: 榊原伊織

Transcriptome Analyses of In Vitro Exercise Models by Clenbuterol Supplementation or Electrical Pulse Stimulation

通过补充克伦特罗或电脉冲刺激进行体外运动模型的转录组分析

• DOI: 10.3390/app112110436
• 发表时间: 2021
• 作者: Fukushima Taku;Takata Miho;Kato Ayano;Uchida Takayuki;Nikawa Takeshi;Sakakibara Iori
• 通讯作者: Sakakibara Iori