Epigenetic mechanisms for physiological adaptations to hypoxic training

本研究は人工的な常圧低酸素環境で行う運動トレーニング、すなわち低酸素トレーニングによる骨格筋の適応メカニズムについて、DNA塩基配列の変化を伴わない後天的なゲノム修飾による遺伝子発現調節機構 (エピジェネティクス) の観点から検討を行うことを目的として実施した。研究初年度は、ラット骨格筋の有酸素性エネルギー代謝を亢進する低酸素トレーニングモデルを構築し、これらの適応に関わる分子メカニズムについてヒストン修飾に着目して検討を行った。若齢雄性ラットを対象に、常酸素曝露/安静群(NS)、常酸素曝露/トレーニング群 (NT)、低酸素曝露/安静群 (HS)、低酸素曝露/トレーニング群 (HT) に分け、NTおよびHT群には一定期間運動学習 (トレッドミル走) をさせた後、間欠的高強度トレーニングを6週間実施した。なお全ラットは常酸素環境で飼育し、HSおよびHT群についてはトレーニング時のみ酸素濃度14.5% の常圧低酸素環境に曝露した。その後ラット骨格筋 (腓腹筋) を収集し、クエン酸合成酵素(CS)のタンパク質発現、ヒストン脱アセチル酵素(HDAC5)、リジン脱メチル化酵素 (LSD1)、およびリジンメチル化酵素 (MLL4) についてウェスタンブロッティング法により定量した。その結果、CSとMLL4についてNT群ではNS群と比較して有意な変化は観察されなかったが、HT群はNS群と比較して有意な高値を示し、低酸素トレーニングにより骨格筋の有酸素性エネルギー代謝が亢進し、そのメカニズムの一つとしてMLL4の増大が関与している可能性が示唆された。今後は日本学術振興会特別研究員PDとして、低酸素トレーニングによる骨格筋の適応応答を司るエピジェネティックな遺伝子発現修飾についてクロマチン免疫沈降法やDNAメチル解析等、多角的な解析に着手する予定である。

本研究は人工的な常圧低酸素環境で行う運動トレーニング、すなわち低酸素トレーニングによる骨格筋の適応メカニズムについて、DNA塩基配列の変化を伴わない後天的なゲノム修飾による遺伝子発現調節機構 (エピジェネティクス) の観点から検討を行うことを目的として実施した。研究初年度は、ラット骨格筋の有酸素性エネルギー代謝を亢進する低酸素トレーニングモデルを構築し、これらの適応に関わる分子メカニズムについてヒストン修飾に着目して検討を行った。若齢雄性ラットを対象に、常酸素曝露/安静群(NS)、常酸素曝露/トレーニング群 (NT)、低酸素曝露/安静群 (HS)、低酸素曝露/トレーニング群 (HT) に分け、NTおよびHT群には一定期間運動学習 (トレッドミル走) をさせた後、間欠的高強度トレーニングを6週間実施した。なお全ラットは常酸素環境で飼育し、HSおよびHT群についてはトレーニング時のみ酸素濃度14.5% の常圧低酸素環境に曝露した。その後ラット骨格筋 (腓腹筋) を収集し、クエン酸合成酵素(CS)のタンパク質発現、ヒストン脱アセチル酵素(HDAC5)、リジン脱メチル化酵素 (LSD1)、およびリジンメチル化酵素 (MLL4) についてウェスタンブロッティング法により定量した。その結果、CSとMLL4についてNT群ではNS群と比較して有意な変化は観察されなかったが、HT群はNS群と比較して有意な高値を示し、低酸素トレーニングにより骨格筋の有酸素性エネルギー代謝が亢進し、そのメカニズムの一つとしてMLL4の増大が関与している可能性が示唆された。今後は日本学術振興会特別研究員PDとして、低酸素トレーニングによる骨格筋の適応応答を司るエピジェネティックな遺伝子発現修飾についてクロマチン免疫沈降法やDNAメチル解析等、多角的な解析に着手する予定である。