運動ストレス応答にカルパインの酵素活性はなぜ必要なのか？

为什么钙蛋白酶活性对于运动应激反应是必需的？

• 批准号: 19H04014
• 负责人: 尾嶋 孝一
• 金额: $ 11.15万
• 依托单位: National Agriculture and Food Research Organization
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2019
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2019-04-01 至 2023-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19H04014/
• 关键词: 骨格筋; カルパイン; 運動刺激

本研究では骨格筋に発現するカルパインファミリーに着目し、どのようにして運動ストレスを感知し、どのような基質を切断し、切断した基質に対してどのような機能を付与することで運動ストレスから防御するのか、という点を解明することを目的とする。これまでに、培養細胞系における運動刺激モデルである培養骨格筋細胞に電気刺激を負荷する系において、カルパイン3の活性化をモニターし、負荷する電気刺激のパターン、強さ、負荷時間と、カルパイン３自己消化断片の出現パターンを評価した。本年度はカルパイン３以外にもカルパイン１および２が骨格筋細胞には発現しているため、運動刺激モデルにおいてこれらのカルパインが酵素学的に活性化するのか否かを精査した。その結果、カルパイン１の自己消化断片が微弱ながら検出できたこと、およびカルパインの代表的な基質であるスペクトリンの断片が運動刺激モデルを負荷した培養骨格筋細胞にて検出できたことから、カルパイン１も運動刺激モデルにおいて活性化していると示唆された。マウスに運動負荷をかける予備実験を行った結果、野生型マウスと比較して酵素活性不全のカルパイン３を野生型カルパイン３の代わりに発現するマウスのトレッドミルでの走行距離が短い傾向にあった。今後この結果の再現性をとるためにマウスの匹数を増やして行う。カルパイン3の基質となる筋原線維性タンパク質を見出したため、アミノ酸シークエンサーにより切断部位のアミノ酸残基の同定を試みた。サンプル量が十分に取れないせいか同定できなかった。今後、量が少なくとも可能な質量分析計において測定する。

This study aims to provide a framework for the development of motion perception, matrix cutoff, matrix defense, and motion resolution. This is an evaluation of the electrical stimulation load on cultured skeletal muscle cells, the activation of cell line 3, the electrical stimulation load, the stress, the load time, and the appearance of cell line 3 self-digestion fragments. This year, the activity of bone marrow cells was examined carefully in addition to the activity of bone marrow cells 1 and 2. As a result, the self-digestion fragment of the cell line 1 is weak, and the activity of the cell line 1 is weak. The results of the test showed that there was a tendency for the distance traveled to be shorter than that of the wild type. In the future, the reproducibility of the results will increase. The identification of acid residues in the cleavage site of the protein was studied. The amount of water is very high. In the future, the quantity may be determined by mass analysis.

项目成果

骨格筋萎縮 －タンパク質分解酵素 カルパイン の観点から－

骨骼肌萎缩——从蛋白水解酶钙蛋白酶的角度来看——

• 发表时间: 2019
• 作者: Osawa Seita;Kato Hisashi;Maeda Yuki;Takakura Hisashi;Ogasawara Junetsu;Izawa Tetsuya;尾嶋 孝一
• 通讯作者: 尾嶋 孝一

FRET-based probes capture muscle-specific calpain-3 (CAPN3) activity in myotubes.

基于 FRET 的探针捕获肌管中肌肉特异性钙蛋白酶 3 (CAPN3) 活性。

• 发表时间: 2019
• 作者: K. Ojima;S. Hata;F. Shinkai-Ouchi; M. Oe;S. Muroya;H. Sorimachi;Y. Ono.
• 通讯作者: Y. Ono.