「腱細胞でのメカノセンサーPIEZO1が個体の運動能力を向上させることを発見」【淺原弘嗣 教授】
東京医科歯科大学
順天堂大学
北海道大学
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― 健康寿命増進のための発展応用へ期待 ―
ポイント
- 機械刺激応答性カルシウムチャネルレセプターPIEZO1の腱細胞における機能を解析しました。
- 腱細胞においてPIEZO1恒常活性を誘導すると、個体の運動能力が向上することをマウスの実験で明らかにしました。
- ジャマイカ人のスプリンター選手などではPIEZO1の恒常活性型の遺伝子多型の保有率が高いことを明らかにしました。
- 運動能力増進、健康寿命増進への発展応用が期待できます。
東京医科歯科大学大学院医歯学総合研究科システム発生・再生医学分野の淺原 弘嗣教授、中道 亮非常勤講師は、スクリプス研究所(Scripps Research、Department of Molecular Medicine)、順天堂大学大学院スポーツ健康科学研究科の福 典之先任准教授、北海道大学大学院先端生命科学研究院の野々山 貴行准教授、広島大学、ブライトン大学(University of Brighton)、National Commission on Science and Technology(ジャマイカ)、岡山大学との共同研究で、機械刺激応答性カルシウムチャネルであるPIEZO1※1を腱細胞のみで恒常活性させることで、個体のジャンプ力・走行速度といった運動能力が向上することを見出しました。この研究は、米国国立衛生研究所、国立研究開発法人日本医療研究開発機構(AMED)の革新的先端研究開発支援事業(AMED-CREST)、並びに文部科学省科学研究費補助金の支援のもとおこなわれたもので、その研究成果は、国際科学誌Science Translational Medicineに、2022年6月1日午後2時(米国東部夏時間)にオンライン版で発表されました。
研究の背景
これまでに私たちの研究グループでは、転写因子MKX※2が腱・靭帯組織の正常な機能発揮において重要であること、また、腱組織における機械刺激応答性の同化作用にはMKXが重要な働きを持つことを明らかにしてきました。しかし、この機械刺激を細胞がどのように感知しているのかは不明でした。私たちは既知の機械刺激応答性チャネルの中でもPIEZO1が腱細胞において高発現していることに注目、PIEZO1の恒常活性マウスを作成し腱におけるPIEZO1の役割の解明を試みました。
研究成果の概要
全身性及び腱特異的Piezo1恒常活性変異マウスの腱組織では転写因子Mkxを含む腱関連遺伝子の発現が上昇すること、また腱組織が肥大化することを明らかにしました(図2)。
腱特異的Piezo1恒常活性変異マウスの腱組織の機械的特性として、より伸びやすい腱に変化していることを明らかにしました(図3)。
ヒトのPIEZO1恒常活性変異である西アフリカ系に特異的なE756delの発現頻度をジャマイカ人のスプリンターと一般人で調査し、スプリンターでこの変異の頻度が有意に高いことを明らかにしました(図4)。
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研究成果の意義
用語解説
※1機械刺激応答性カルシウムチャネルレセプターPIEZO1
機械刺激を感知して細胞内シグナルへと変換させる機能を持つ膜タンパク質です。2010年にScripps ResearchのArdem Patapoutian教授らのチームが発見しました。2021年にはArdem Patapoutian教授はこの発見を含む一連の研究が評価されノーベル医学・生理学賞を受賞されています。
※2転写因子MKX
MKX (Mohawk homeobox)は転写因子であり、淺原グループの研究により腱・靭帯の発生や恒常性維持に重要であることが明らかになってきています。
論文情報
掲載誌:Science Translational Medicine
論文タイトル:The mechanosensitive ion channel PIEZO1 is expressed in tendons and regulates physical performance
DOI:https://doi.org/10.1126/scitranslmed.abj5557
研究者プロフィール
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1. 岡山大学病院
整形外科学教室 医員
2. 東京医科歯科大学 大学院医歯学総合研究科
システム発生・再生医学分野 非常勤講師
3. Scripps Research
Department of Molecular Medicine Professional Scientific Collaborator
・研究領域
発生・再生医学、整形外科学
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1. 東京医科歯科大学 大学院医歯学総合研究科
システム発生・再生医学分野 教授
2. Scripps Research
Department of Molecular Medicine Professor
・研究領域
分子生物学(遺伝子発現)、発生・再生医学、整形外科学、リウマチ学
問い合わせ先
<研究に関すること>
東京医科歯科大学大学院医歯学総合研究科
システム発生・再生医学分野 氏名 淺原 弘嗣 (アサハラ ヒロシ)
E-mail:asahara.syst[@]tmd.ac.jp
<報道に関すること>
東京医科歯科大学 総務部総務秘書課広報係
〒113-8510 東京都文京区湯島1-5-45
E-mail:kouhou.adm[@]tmd.ac.jp
順天堂大学 総務部 文書・広報課
〒113-8421 東京都文京区本郷2-1-1
E-mail:pr[@]juntendo.ac.jp
北海道大学 社会共創部広報課広報・渉外担当
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