筋細胞リモデリングにおけるオートファジーの意義の解明

阐明自噬在肌肉细胞重塑中的重要性

• 批准号: 22KJ1325
• 负责人: 村川 直柔
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ1325/
• 关键词: ショウジョウバエ; 筋細胞; トランスクリプトーム解析; スクリーニング; オートファジー関連遺伝子; 筋小胞体

ショウジョウバエの幼虫のほとんどの筋細胞は、蛹の時期に細胞死を起こすが、一部の筋細胞は生き残り、成虫の筋細胞に作り変えられる。このとき、幼虫の筋細胞のオルガネラが大規模に分解された後、再形成される様子が見られる。この一連の現象を筋細胞のリモデリングと呼ぶ。私の所属する研究室では、この筋細胞のリモデリングにおけるオルガネラ分解に、細胞内分解系であるオートファジーが重要であることを明らかにした。しかしながら、筋細胞のリモデリングにおいて、オートファジーにより何が分解され、その分解にどのような生物学的な意義があるのかは十分にわかっていない。そこで、本研究ではまず、オートファジーの不全が筋細胞のリモデリングに与える影響を理解するため、経時的なトランスクリプトーム解析を行った。野生型系統とオートファジー不全系統の筋細胞のリモデリングに伴う遺伝子の発現の変動を比較した結果、一部の遺伝子で統計的に有意な発現量の変化が見られたが、それらの遺伝子の発現量の変化は、全体の変化のわずか4％程度であった。したがって、オートファジーの不全が、筋細胞のリモデリングに伴う転写調節に与える影響は小さいことがわかった。一方、発現量変動を数学的な手法を用いて詳細に解析したところ、筋細胞のリモデリングのオートファジーが亢進する時期に、発現が上昇する遺伝子群があることがわかった。そこで、そこに含まれる遺伝子に対してRNAiスクリーニングを実施し、筋細胞のリモデリングにおけるオートファジーに関わる新たな遺伝子を4個同定した。そのうちの一つの遺伝子の詳細な解析から、この遺伝子は、筋小胞体に局在していることが明らかになった。

果蝇幼虫的大多数肌肉细胞在蛹期经历细胞死亡，但一些肌肉细胞存活并转化为成体肌肉细胞。此时，可以看到幼虫肌细胞的细胞器被广泛降解，然后重新形成。这一系列现象称为肌细胞重塑。我的实验室发现自噬是一种细胞内降解系统，对于肌肉细胞重塑过程中的细胞器降解非常重要。然而，目前尚不完全了解肌肉细胞重塑过程中自噬降解了什么以及这种降解具有什么生物学意义。因此，在本研究中，我们首先进行了时程转录组分析，以了解自噬缺陷对肌肉细胞重塑的影响。比较野生型菌株和自噬缺陷型菌株之间与肌肉细胞重塑相关的基因表达的变化，观察到一些基因的表达水平有统计学上显着的变化，表达水平的变化仅为约100％。占总变化的 4%。因此，发现自噬缺陷对与肌细胞重塑相关的转录调控影响很小。另一方面，使用数学方法对表达水平变化进行详细分析表明，有一组基因在参与肌肉细胞重塑的自噬增加期间表达增加。因此，我们对其中包含的基因进行了RNAi筛选，并鉴定了四个参与肌肉细胞重塑自噬的新基因。对其中一个基因的详细分析表明，该基因位于肌浆网中。