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Dexamethasone 및 전기 자극 처치 시 근세포로부터 유발된 exosome의 항 근위축 및 근비대 관련 microRNA 및 단백질의 변화에 미치는 효과

Effects of Dexamethasone and Electrical Stimulation Treatment on Skeletal Muscle Cell Derived Exosome’s MicroRNA and Muscle Atrophy and Hypertrophy Related Proteins Expression

박소영|윤정수|김정석|박대령
한국운동생리학회|2014.11|운동과학 (Exercise Science)|제23권 제4호|pp. 347-356|DOI 10.15857/ksep.2014.23.4.347

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atrophy근위축근비대microRNAexosomehypertrophy

초록

본 연구의 목적은 골격근 세포에 dexamethasone (Dex) 및 전기 자극(ES) 처치 시 발생하는 microRNA(miR)가 각각의 자극에 따라 어떠한 profile을 가지게 되며, 이러한 exosome을 골격근 primary cell에 처치 시 근위축 및 근비대 관련 인자의 인산화가 어떻게 변하는지를 규명하기 위한 것이었다. C2C12 세포주에 Dex 및 ES를 처치하여 골격근 세포로부터 유리된 exosome의 miR의 profile을 분석하였으며, 이러한 과정에서 얻어진 exosome을 골격근 primary cell에 재처리하여 골격근 세포에서의 근위축 및 근비대 관련 인자의 인산화 변화를 관찰하였다. C2C12 세포주에 Dex 혹은 ES를 처치한 결과, 근위축 관련 miR인 miR-1, miR-206, miR-322와 근비대 관련 miR-23a의 발현 양상이 유의하게 차이나는 것을 확인하였다. 또한 이러한 세포에서 얻어진 exosome을 골격근 primary cell에 처치한 결과, Dex를 처치한 세포에서 얻어진 exosome은 근위축 관련 인자인 FOXO와 MuRF의 인산화를 증가시키는 것에 비해 ES를 처치한 세포에서 얻어진 exosome은 근비대 관련인자인 mTOR와 p70S6K의 인산화를 증가시키는 것으로 나타났다. 이러한 결과는 각각의 신호체계에 의해 발생되는 골격근 내 exosome이 세포의 신호전달 체계에 중요한 역할을 하고 있음을 제시하고 있으며, exosome에 의한 miR의 전달이 근위축 및 근비대와 관련된 신호단백질의 인산화를 조절할 수 있음을 제시하고 있다.

Abstract

The purpose of this study was to examine the effect of dexamethasone (Dex) treatment and electrical stimulation (ES) on skeletal muscle cell derived exosome’s microRNA (miR) profile and its effect on skeletal muscle signal protein expression. Exosome obtained from two different C2C12 cell were treated with Dex or ES. Then we profiled exosome’s miR expression and atrophy related miR-1, miR-206, miR-322 were significantly increased with DEX however, hypertrophy related miR-23a was significantly increased only in the ES. Further we treated two different types of exosome to Dex treated skeletal muscle primary cell and two types of exosome differently regulated atrophy related protein (FOXO/MurF) and hypertrophy related protein (mTOR/p70S6K) phosphorylaton. In conclusion, the results indicate that atrophy or hypertrophy signal induces different exosome including different profile of miR and it plays important role in skeletal muscle atrophy and hypertrophy.

참고문헌 (30)

  1. 강윤석, "고강도 지구성 운동이 골격근내 p53, p-FoxO1 및 MuRF1 단백질의 발현에 미치는 영향", 운동과학, 20(4), pp.379~388 (2011), 한국운동생리학회
  2. 강호율, "저항운동 시 탄수화물과 인삼의 섭취가anabolic 호르몬과 IGF-I 반응에 미치는 영향", 운동과학, 8(3), pp.393~404 (1999)
  3. 김재철, "항 당뇨 약물과 유산소성 트레이닝의 병행 처치가 당뇨병이 유발된 쥐의 골격근내 MyoD, myogenin, mTOR, 및 p-FOXO3 protein의 발현에 미치는 영향", 한국체육학회지, 48(5), pp.507~516 (2009), 한국체육학회
  4. Aoi, W., "Does regulation of skeletal muscle function involve circulating microRNAs", Front. Physiol, 17(5), pp.39~ (2014)[DOI]
  5. Bonaldo, P., "Cellular and molecular mechanisms of muscle atrophy", Dis. Model Mech, 6(1), pp.25~39 (2013)
  6. Brown, L. D., "Endocrine regulation of fetal skeletal muscle growth: impact on future metabolic health", J. Endocrinol, 221(2), pp.R13~R29 (2014)
  7. Clarke, B. A., "The E3 ligase MuRF1 degrades myosin heavy chain protein in dexamethasone-treated skeletal muscle", Cell Metab, 6(5), pp.376~385 (2007)
  8. Cohen, S., "During muscle atrophy, thick, but not thin, filament components are degraded by MuRF1-dependent ubiquitylation", J. Cell Biol, 185(6), pp.1083~1095 (2009)
  9. Cohen, S., "Ubiquitylation by Trim32 causes coupled loss of desmin, Z-bands, and thin filaments in muscle atrophy", J. Cell Biol, 198(4), pp.575~589 (2012)
  10. Csibi, A., "The translation regulatory subunit eIF3f controls the kinase-dependent mTOR signaling required for muscle differentiation and hypertrophy in mouse", PLoS ONE, 5(2), pp.e8994~ (2010)[DOI]
  11. Dogra, C., "TNF-related weak inducer of apoptosis (TWEAK) is a potent skeletal muscle-wasting cytokine", FASEB J, 21(8), pp.1857~1869 (2007)
  12. Eisenberg, I., "Distinctive patterns of microRNA expression in primary muscular disorders", Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A, 104(43), pp.17016~17021 (2007)
  13. Fitts, R. H., "Models of disuse: a comparison of hindlimb suspension and immobilization", J. Appl. Physiol, 60(6), pp.1946~1953 (1986)
  14. Guescini, M., "C2C12 myoblasts release micro-vesicles containing mtDNA and proteins involved in signal transduction", Exp. Cell Res, 316(12), pp.1977~1984 (2010)
  15. Hitachi, K., "Role of microRNAs in skeletal muscle hypertrophy", Front. Physiol, 4, pp.408~ (2014)[DOI]
  16. Hwang, H. W., "MicroRNAs in cell proliferation, cell death, and tumorigenesis", Br. J. Cancer, 94(6), pp.776~780 (2006)
  17. Ishida, M., "miRNA-based therapeutic strategies", Curr. Anesthesiol. Rep, 1(1), pp.63~70 (2013)
  18. Kukreti, H., "Muscle-specific microRNA1(miR1) targets heat shock protein 70 (HSP70) during dexamethasone-mediated atrophy", J. Biol. Chem, 288(9), pp.6663~6678 (2013)
  19. Lecker, S. H., "Protein degradation by the ubiquitin-proteasome pathway in normal and disease states", J. Am. Soc. Nephrol, 17(7), pp.1807~1819 (2006)
  20. Li, H. H., "Atrogin-1", muscle atrophy F-box inhibits calcineurin-dependent cardiac hypertrophy by participating in an SCF ubiquitin ligase complex, 2004, pp.114(8), 1058~1071
  21. Lin, Z., "miR-23a functions downstream of NFATc3 to regulate cardiac hypertrophy", Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A, 106(29), pp.12103~12108 (2009)
  22. Mercuri, E., "Muscular dystrophy: new challenges and review of the current clinical trials", Curr. Opin. Pediatr, 25(6), pp.701~707 (2013)
  23. Musaro, A., "Localized Igf-1 transgene expression sustains hypertrophy and regeneration in senescent skeletal muscle", Nat. Genet, 27(2), pp.195~200 (2001)
  24. Salido–Guadarrama, I., "MicroRNAs transported by exosomes in body fluids as mediators of intercellular communication in cancer", Onco. Targets Ther, 7, pp.1327~1338 (2014)
  25. Sayed, D., "MicroRNAs play an essential role in the development of cardiac hypertrophy", Circ. Res, 100(3), pp.416~424 (2007)
  26. Schiaffino, S., "Mechanisms regulating skeletal muscle growth and atrophy", FEBS J, 280(17), pp.4294~4314 (2013)
  27. Sharma, M., "Mega roles of microRNAs in regulation of skeletal muscle health and disease", Front Physiol, 5, pp.239~ (2014)[DOI]
  28. Shen, H., "Identification of microRNAs involved in dexamethasoneinduced muscle atrophy", Mol. Cell. Biochem, 381(1-2), pp.105~113 (2013)
  29. Taganov, K. D., "NF-kappaB-dependent induction of microRNA miR-146, an inhibitor targeted to signaling proteins of innate immune responses", Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A, 103(33), pp.12481~12486 (2006)
  30. Wada, S., "Translational suppression of atrophic regulators by microRNA-23a integrates resistance to skeletal muscle atrophy", J. Biol. Chem, 286(44), pp.38456~38465 (2011)

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