統合されたアミノ酸とトランスクリプトーム分析は、アルギニン輸送体SLC7A2が筋原性分化の新規調節因子であることを明らかにしています

骨格筋分化は、正確に調整されたプロセスです。筋形成の分子の詳細の多くは広く調査されていますが、アミノ酸と関連するトランスポーターの動的な変化と機能は不明のままです。この研究では、高速液体クロマトグラフィー（HPLC）を使用したC2C12筋芽細胞分化のさまざまな時点で、アミノ酸レベルの包括的な分析を実施しました。私たちの発見は、ほとんどのアミノ酸のレベルが分化の開始時に初期増加を示し、通常4日目または6日目にピークに達し、8日目に減少することを明らかにしました。特に、アルギニンと枝鎖アミノ酸は、この期間中に顕著な増加を示しました。さらに、RNA-seq分析を使用して、アルギニン輸送体であるSlc7a2をコードする遺伝子が分化中に有意に上方制御されることを示しました。SLC7A2遺伝子発現のノックダウンは、筋芽細胞の増殖の有意な減少をもたらし、重要な筋原性調節因子の発現レベルの低下をもたらし、筋芽細胞分化、融合、およびその後の筋管形成のプロセスを妨げました。最後に、人間とマウスの老化中のSLC7A2の発現レベルを評価し、老化プロセス中にSLC7A2発現のアップレギュレーションを発見しました。これらの発見は、アルギニン輸送体SLC7A2が骨格筋分化を促進する上で重要な役割を果たし、サルコペニアの治療標的としての可能性を保持する可能性があることを集合的に示唆しています。

Skeletal muscle differentiation is a precisely coordinated process. While many of the molecular details of myogenesis have been investigated extensively, the dynamic changes and functions of amino acids and related transporters remain unknown. In this study, we conducted a comprehensive analysis of amino acid levels during different time points of C2C12 myoblast differentiation using high-performance liquid chromatography (HPLC). Our findings revealed that the levels of most amino acids exhibited an initial increase at the onset of differentiation, reaching their peak typically on the fourth or sixth day, followed by a decline on the eighth day. Particularly, arginine and branched-chain amino acids showed a prominent increase during this period. Furthermore, we used RNA-seq analysis to show that the gene encoding the arginine transporter, Slc7a2, is significantly upregulated during differentiation. Knockdown of Slc7a2 gene expression resulted in a significant decrease in myoblast proliferation and led to a reduction in the expression levels of crucial myogenic regulatory factors, hindering the process of myoblast differentiation, fusion, and subsequent myotube formation. Lastly, we assessed the expression level of Slc7a2 during aging in humans and mice and found an upregulation of Slc7a2 expression during the aging process. These findings collectively suggest that the arginine transporter SLC7A2 plays a critical role in facilitating skeletal muscle differentiation and may hold potential as a therapeutic target for sarcopenia.