MTORは、適切な衛星細胞活性と骨格筋の再生に必要です

ラパマイシン（MTOR）のセリン/スレオニンキナーゼ哺乳類標的は、タンパク質合成、細胞増殖、エネルギー代謝の重要な調節因子です。mTOR遺伝子の構成的欠失が胚性致死性をもたらすため、筋肉幹細胞（衛星細胞）および骨格筋の再生におけるmTORの機能はまだ決定されていません。この研究では、PAX7（CREER）とMTOR（Flox/Flox）マウスを交差させることにより、衛星細胞特異的MTOR条件ノックアウト（CKO）マウスモデルを確立しました。MTORの非存在下で損傷後の骨格筋の再生は、Evans Blue染料に浸透した壊死性筋線維の数の増加と、MTOR CKOマウスの再生筋線維の数とサイズが野生型（WT）の同腹仔と比較して減少し、サイズが減少しました。細胞メカニズムを分析するために、単一筋線維で成長した衛星細胞由来の原発性筋芽細胞を分析するか、培養板に付着しました。MTOR CKO筋芽細胞は、WTの同腹仔に由来する筋芽細胞と比較して、増殖と分化速度の欠陥を示しました。mRNAおよびタンパク質レベルでは、mTOR CKO筋芽細胞は、WT筋芽細胞よりも重要な筋原性決定因子Pax7、MyF5、Myod、MyoGの低レベルを発現しました。これらの結果は、mTORが筋原性遺伝子の発現を制御することにより、衛星細胞機能と骨格筋の再生に不可欠であることを示唆しています。

The serine/threonine kinase mammalian target of rapamycin (mTOR) is a key regulator of protein synthesis, cell proliferation and energy metabolism. As constitutive deletion of Mtor gene results in embryonic lethality, the function of mTOR in muscle stem cells (satellite cells) and skeletal muscle regeneration remains to be determined. In this study, we established a satellite cell specific Mtor conditional knockout (cKO) mouse model by crossing Pax7(CreER) and Mtor(flox/flox) mice. Skeletal muscle regeneration after injury was severely compromised in the absence of Mtor, indicated by increased number of necrotic myofibers infiltrated by Evans blue dye, and reduced number and size of regenerated myofibers in the Mtor cKO mice compared to wild type (WT) littermates. To dissect the cellular mechanism, we analyzed satellite cell-derived primary myoblasts grown on single myofibers or adhered to culture plates. The Mtor cKO myoblasts exhibited defective proliferation and differentiation kinetics when compared to myoblasts derived from WT littermates. At the mRNA and protein levels, the Mtor cKO myoblasts expressed lower levels of key myogenic determinant genes Pax7, Myf5, Myod, Myog than did the WT myoblasts. These results suggest that mTOR is essential for satellite cell function and skeletal muscle regeneration through controlling the expression of myogenic genes.