通過與東京大學和加州大學聖地亞哥分校的聯合研究,東北大學的一個研究小組發現了果蠅的肌肉細胞被自噬大規模改造的現象。揭示了昆蟲變態過程中自噬的新功能。
肌肉細胞具有特殊的細胞內結構,例如肌原纖維和 T 小管(橫管)。當肌肉細胞受損時,T管等膜結構也會被破壞和重建,細胞穩態得以維持。然而,體外培養肌肉細胞很困難,重建的機制尚未完全闡明。
這一次,研究小組使用模型系統分析了果蠅的肌肉細胞。結果,我們發現了果蠅在變態期腹部肌肉細胞被完全破壞然後重塑的現象。此外,在果蠅的肌肉細胞中,將作為人類遺傳性肌肉疾病的肌管肌病的致病基因刪除後,就會發生異常的肌肉細胞重建,據說即使經過生物進化也能保存下來。
遺傳分析已經確定了一組參與自噬(細胞降解其蛋白質的自噬)途徑的基因,作為參與肌肉細胞重建的基因,進一步,自噬體(autophagosomes)和Rab2,一種低分子量的G蛋白參與囊泡運輸,被鑑定為參與溶酶體(hydrophagosomes)融合的新分子。當 Rab2 在肌肉細胞中的作用受到抑制時,自噬體在肌肉細胞中異常積累,肌肉細胞的功能喪失。
希望這一成果能夠為理解高等動物(包括人類)的肌肉細胞重建提供新的分析模型,這些動物的分析一直落後。