並列タイトル等Analysis of gene expression regulating differentiation of slow and fast muscle fibers
タイトル（掲載誌）平成17(2005)年度 科学研究費補助金 基盤研究(C) 研究成果報告書概要 = 2005 Fiscal Year Final Research Report Summary
一般注記金沢大学医学系研究科
骨格筋を構成する遅筋線維と速筋線維の分化と維持に関与する遺伝子群を明らかにするために、ラット、マウスの全骨格筋における遅筋線維と速筋線維の分布を検索した。齧歯類では、下肢に分布する7つの骨格筋だけが遅筋線維を30%以上含み、遅筋線維における遺伝子発現を検討する上で重要なサンプルになることが分かった。筋線維の割合が明らかとなった15種類のラット骨格筋からcDNAを調整し、ラット骨格筋パネルとした。次に8週令のSDラット骨格筋より標識cDNAを調製しDNAアレイ解析を行った。その結果、骨格筋間で500程度の遺伝子でmRNA発現量に差異が認められた。mRNA発現量の差異は、約70の代謝酵素遺伝子、45の構造タンパク質遺伝子の他に、約80の転写因子、シグナル伝達因子で観察された。この他に機能が知られていない遺伝子が250程度含まれていた。さらに、支配神経切断によるラット下肢骨格筋萎縮モデルから萎縮骨格筋サンプルを調製し、正常骨格筋と萎縮骨格筋間でDNAアレイ解析を行った。従来、萎縮骨格筋では、筋線維の分化が失われて遅筋線維と速筋線維の遺伝子発現パターンが近似すると考えられていた。しかし、萎縮した遅筋線維と速筋線維では、必ずしも遺伝子発現パターンが一致していなかった。以上の結果は、支配神経を失った場合でも筋線維の分化形質がある程度保存されることを示唆する。支配神経による筋線維分化誘導後に一部の遺伝子発現パターンが不可逆的に固定される可能性が考えられた。
Skeletal muscles consist of slow-twitch and fast-twitch muscle fibers, which have distinct physiological and biochemical properties. The relative proportion of slow and fast muscle fibers is an important factor determining the contractile velocity and fatigability of skeletal muscle. To investigate the differentiation of muscle fibers, we first examine the composition of myofiber types in mice and rats skeletal muscles. It revealed that there was a group of skeletal muscles, which were extremely rich in slow muscle fibers and useful to study gene expression in slow muscle fibers.Using cDNA prepared from the slow fiber-rich soleus muscle and the fast fiber-rich tibialis anterior muscle, we examined the gene expression profile by competitive hybridization to a DNA array (Agilent co ltd), and verified fiber-type specificity of differentially expressed genes by the cDNA panel prepared from 15 rat skeletal muscles, whose myofiber composition was determined. About more than 500 genes showed two-fold difference in their expression levels between the soleus and the tibialis anterior muscles. Seventy genes encode enzymes in metabolic pathways, such as glycolysis or lipolysis, 45 genes for structural proteins, 80 genes for transcription factors and/or signal transducers. Besides these known genes, we found the difference in 250 unknown genes between the soleus and the tibialis anterior muscles. To study the biological relevance of differential expression of these genes, we cut the tibialis and common peroneal nerves at the level of knee joints to induce muscle atrophy and dedifferentiation of myofibers. It has been postulated that denervation would induce slow to fast conversion of muscle fibers, thereby gene expression profiles of slow and fast muscle fibers become resembling. However, substantial difference remained between the soleus and tibialis anterior muscles one month after denervation. These results suggest that myofibers kept a part of gene expression profile specific to their original differentiation state, even loosing their nervous control.
研究課題/領域番号:16500423, 研究期間(年度):2004 – 2005
出典：「遅筋線維、速筋線維の分化・維持にかかわる遺伝子群の検索」研究成果報告書 課題番号16500423（KAKEN：科学研究費助成事業データベース（国立情報学研究所））（https://kaken.nii.ac.jp/ja/report/KAKENHI-PROJECT-16500423/165004232005kenkyu_seika_hokoku_gaiyo/)を加工して作成
関連情報https://nrid.nii.ac.jp/ja/search/?kw=70231545
https://kaken.nii.ac.jp/ja/grant/KAKENHI-PROJECT-16500423/
https://kaken.nii.ac.jp/ja/report/KAKENHI-PROJECT-16500423/165004232005kenkyu_seika_hokoku_gaiyo/
連携機関・データベース国立情報学研究所 : 学術機関リポジトリデータベース（IRDB）（機関リポジトリ）