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

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。

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。