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

基本信息

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

项目摘要

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。

在一个衰老的社会中，整个身体的肌肉无力（肌肉减少症）是一个重要的问题。运动对肌肉减少症具有预防作用，并阐明分子水平骨骼肌运动机制将导致肌肉减少症的新预防和治疗药物的发展，从而使其非常有意义。运动改变骨骼肌中的基因表达，但是关于分子机制将运动刺激转化为骨骼肌基因表达的变化有许多未知数。因此，这项研究旨在阐明和阐明通过运动转录调控的分子机制。为了全面分析运动诱导的信号，进行运动过程中骨骼肌中核萃取蛋白的磷酸化蛋白质组学分析。结果，将表观基因组修饰酶PHF2（PHD指蛋白2）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，其活性是在组蛋白3中在赖氨酸残基第9位去除甲基（H3K9ME2），而H3K9ME2是一种抑制基因转录的表观基因组修饰，因此预计PHF2与基因活化有关。为了阐明PHF2的功能，我们使用缺乏PHF2基因的C2C12细胞中的电刺激器（EPS）分析了基因表达的变化。据显示，使用EPS在野生型C2C12细胞中诱导的MYH2基因表达，但在PHF2 KO C2C12细胞中EPS的MYH2基因表达并未增加。这些结果表明，PHF2是一种表观遗传修饰的酶，可调节运动引起的缓慢肌肉发育。接下来，为了阐明PHF2的生理功能，将PHF2LOX/+小鼠和HSA（人骨骼肌）-CRE+小鼠乘以产生骨骼肌特异性PHF2缺陷小鼠。

项目成果

期刊论文数量（3）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

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
影响因子：
0
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