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。

High social status, low body strength () and important issues The preventive effect of exercise is very significant. The molecular mechanism of exercise is very important. There are many unknown molecular mechanisms involved in the development and transformation of skeletal muscle proteins during exercise. The purpose of this study is to explain the molecular mechanism of motion control. The analysis of the nuclear extraction of bone and tendon during exercise is carried out. As a result, the enzyme Phf2 (PHD Finger Protein 2) was identified. PHF2 has been shown to be involved in the activity of a modifier enzyme at the 9-position residue (H3K9me2) of the protein, H3K9me2 has been shown to inhibit the transcription of the protein, and PHF2 has been shown to be involved in the activation of the protein. The function of PHF2 is explained in detail, the deficiency of Phf2 gene in C2C12 cells and the use of electrical stimulation device (EPS) in vitro, the analysis of gene expression and transformation, the use of EPS, the induction of Myh2 gene expression in wild-type C2C12 cells, and the rise of Myh2 gene expression in Phf2 KO C2C12 cells. The result is that PHF2 can be used to control the development of muscle cells. The physiological function of Phf2 is explained in detail. Phf2lox/+ is HSA (human skeletal actin)-Cre + is linked to the physiological function of Phf2.

项目成果

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
• 期刊: Applied Sciences
• 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: 高崎 稜;山縣 憲司;菅野 直美;福澤 智;内田 文彦;武川 寛樹;榊原伊織
• 通讯作者: 榊原伊織