Myostatinによる新たな骨格筋量制御機構の解明と治療薬への応用

阐明肌肉生长抑制素的新骨骼肌质量控制机制及其在治疗药物中的应用

基本信息

批准号：
22K09408
负责人：
塚本翔
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Saitama 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：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K09408/
关键词：
骨格筋筋肥大 TGF-βファミリー Myostatin

项目摘要

骨格筋は、我々の身体を支え、関節を可動させるために必須の運動器であり、骨格筋の量は、運動機能に極めて重要な要素である。TGF-βファミリーのMyostatinは、骨格筋特異的に発現する成長因子で、ヒトを含む様々な脊椎動物でMyostatinの機能喪失による筋肥大が確認されている。Myostatinは、TGF-βファミリーの膜貫通型キナーゼ受容体に結合し細胞内シグナルを活性化する。本研究では、骨格筋量を調節するMyostatinの細胞膜上の受容体の解析を進め、標的遺伝子等を含めた分子機構を解明し、治療薬へ応用することを目指している。Myostatinは、膜貫通型キナーゼ受容体のALK4とALK5の両者の受容体に結合する可能性が示唆されているため、2022年度は、ALK4およびALK5のエクソン領域の一部を欠失させるガイドRNAを設計し、ALK4/ALK5のノックアウト (KO)細胞の樹立を行った。マウス筋芽細胞C2C12細胞に設計したガイドRNAとCas9タンパクをエレクトロポレーション法で導入後、限界希釈法で単一クローンを取得、ALK4とALK5の両者のエクソン領域の一部がホモで欠失しているクローン (ALK4/ALK5 double KO)を選抜した。ALK4/ALK5 double KO細胞は、親株のC2C12細胞に比較して、筋管形成が著しく亢進していることが判明した。さらに、ALK4/ALK5 double KOにALK4もしくはALK5を一過性に発現させると、多核の筋管形成が阻害されることが分かった。本結果から、骨格筋量の調節には、ALK4とALK5の両者が重要であることが示唆され、生細胞で高感度にALK4とALK5受容体の相互作用を解析できる実験系の樹立も進めた。

骨骼肌是支撑我们的身体和移动关节的重要运动器官，骨骼肌的数量对于运动功能来说是极其重要的元素。肌生长抑制素是 TGF-β 家族的成员，是一种在骨骼肌中特异性表达的生长因子，由于肌生长抑制素功能丧失而导致的肌肉肥大已在包括人类在内的多种脊椎动物中得到证实。肌肉生长抑制素与 TGF-β 家族的跨膜激酶受体结合并激活细胞内信号。在本研究中，我们旨在分析细胞膜上调节骨骼肌质量的肌肉生长抑制素受体，阐明包括靶基因在内的分子机制，并将其应用于治疗药物。有人提出，肌肉生长抑制素可能与 ALK4 和 ALK5 跨膜激酶受体结合，因此在 2022 年，我们将开发删除 ALK4 和 ALK5 部分外显子区域的引导 RNA，我们设计并建立了 ALK4/ALK5 敲除（KO）细胞。将设计的向导RNA和Cas9蛋白通过电穿孔导入小鼠成肌细胞C2C12细胞后，通过有限稀释获得单个克隆，并同源删除ALK4和ALK5的部分外显子区域的克隆（ALK4/ALK5双KO）。）被选中。结果发现，与亲代细胞系 C2C12 细胞相比，ALK4/ALK5 双 KO 细胞中的肌管形成显着增强。此外，我们发现 ALK4/ALK5 双 KO 中 ALK4 或 ALK5 的瞬时表达抑制多核肌管形成。这些结果表明 ALK4 和 ALK5 对于调节骨骼肌质量都很重要，我们还着手建立了一个可以在活细胞中高灵敏度分析 ALK4 和 ALK5 受体之间相互作用的实验系统。