アミノ酸による筋線維型変換機構の解明

氨基酸对肌纤维类型转换机制的阐明

基本信息

批准号：
14J00389
负责人：
佐藤より子
金额：
$ 1.79万
依托单位：
Tokyo University of Agriculture and Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2014
资助国家：
日本
起止时间：
2014-04-25 至 2017-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14J00389/
关键词：
アミノ酸骨格筋筋分化 Lars 筋線維型代謝遅筋 mTOR

项目摘要

これまでの研究から、分岐鎖アミノ酸の一つであるロイシンが mTOR シグナル伝達経路を介して、骨格筋の筋線維型や代謝特性に関連する遺伝子発現（mRNA や microRNA）を制御する可能性を見出した。最終年度は、ロイシンと筋細胞の分化・肥大の関係を明らかにするため、その細胞内センサーであり、mTOR 経路の活性化に関与する Leucyl-tRNA synthetase (Lars) のノックダウン実験を行なった。筋分化誘導時（低血清培地変更時）に、 siRNA トランスフェクションした結果、Lars-si は Ctrl-si に比べ、各種筋分化のマーカー発現や Fusion Index を有意に低下させた。また、Lars ノックダウンにより mTOR 経路のリン酸化レベルは低下していたことから、Lars の筋分化時における mTOR 経路の活性化への関与が示唆された。筋分化の主要な制御機構として、mTOR-Igf2 経路が知られている (Yoon, Mol. Biol. Cell, 2013)。Lars-siトランスフェクションは、速やかには Igf2 発現を低下させたことから、ロイシンは細胞内で Lars-mTOR-Igf2 の経路により筋分化を制御している可能性が示唆された。次に、分化した筋管に対し、48時間の siRNAトランスフェクションにより、Lars ノックダウンが筋肥大に与える影響を調べた。筋管の Lars はノックダウンされたが、mTOR のリン酸化・筋管の直径・各種遺伝子発現には変化がみられなかった。このことから、分化した筋管の肥大については、 Lars 以外のシグナル分子により mTOR 経路が制御される可能性が考えられる。

此前的研究发现，亮氨酸是一种支链氨基酸，具有通过mTOR信号通路控制与骨骼肌肌纤维类型和代谢特征相关的基因表达（mRNA和microRNA）的潜力。在我的最后一年，我对亮氨酰-tRNA合成酶（Lars）进行了敲除实验，该酶是一种亮氨酸的细胞内传感器，参与mTOR通路的激活，以阐明亮氨酸与肌细胞分化和肥大之间的关系。由于在肌肉分化诱导期间（当改变低血清培养基时）siRNA转染，与Ctrl-si相比，Lars-si显着降低了各种肌肉分化标记物和融合指数的表达。此外，Lars 敲低降低了 mTOR 通路的磷酸化水平，表明 Lars 参与了肌肉分化过程中 mTOR 通路的激活。 mTOR-Igf2 通路被认为是肌肉分化的主要控制机制（Yoon, Mol. Biol. Cell, 2013）。 Lars-si 转染立即降低了 Igf2 表达，表明亮氨酸可能通过细胞内的 Lars-mTOR-Igf2 途径调节肌肉分化。接下来，我们通过分化肌管的 siRNA 转染 48 小时，研究了 Lars 敲低对肌肉肥大的影响。尽管 Lars 在肌管中被敲低，但 mTOR 磷酸化、肌管直径或各种基因表达没有观察到变化。这表明在分化肌管的肥大过程中，mTOR通路可能受到Lars以外的信号分子的调节。