肉用鶏と卵用鶏の筋芽細胞の比較 / Comparison of broiler and layer chicken myoblasts

目次 / Index

本研究は、梅澤公二先生 (信州大学農学部)、鏡味裕先生 (信州大学農学部)、東京農業大学生物資源ゲノム解析センターとの共同研究です。

This study is the collaboration with Dr Koji Umezawa (Faculty of Agriculture, Shinshu University), Dr Hiroshi Kagami (Faculty of Agriculture, Shinshu University) and NODAI Genome Research Center (Tokyo University of Agriculture).

肉用鶏と卵用鶏 / Broiler and layer chickens

鶏肉の生産に特化したブロイラーなどの肉用鶏と、産卵に用いられる白色レグホンなどの卵用鶏では、骨格筋の形成や成長に大きな違いがあります。肉用鶏の筋線維の成長速度は、卵用鶏の 2-3 倍にも達します。肉用鶏の活発な筋成長の原因となる因子が明らかになれば、鶏肉の増産だけではなく、ヒトの筋萎縮の予防や治療の役にも立つことが期待されます。

Skeletal muscle development and growth are quite different between broiler chickens for meat production and layer chickens for egg production. Muscle fibers grow 2-3 times faster in broilers than in layers. Identification of the responsible factors for massive growth of broiler muscles will be useful not only to increase meat production but also to prevent and treat muscle atrophy in human.

肉用鶏と卵用鶏 / Broiler and layer chickens
Fig 1. 肉用鶏 (左) と卵用鶏 (右) / Broiler (left) and layer (right) chickens

肉用鶏と卵用鶏の筋芽細胞の比較 / Comparison of broiler and layer chicken myoblasts

これまで、肉用鶏と卵用鶏の骨格筋組織の遺伝子発現を比較した研究 (Zheng 2009) や、白色プリマスロック種と中国の土着種 WYFC (WENS Yellow Feather Chickens) の筋芽細胞を比較した研究 (Gao 2016) が報告されています。しかし、肉用鶏と卵用鶏の筋芽細胞を直接比較した研究はありません。初代培養した筋芽細胞を用いることで、飼育環境や成育状態などの後天的要因を排し、各品種の遺伝的背景にのみ焦点を絞ることができます。私たちは、肉用鶏と卵用鶏の筋芽細胞で発現する遺伝子を網羅的に解析し、肉用鶏で特徴的に発現する遺伝子群や、筋芽細胞の増殖・分化に重要な因子群を探索しています。

It has been reported the comparison of gene expression between broiler and layer chicken skeletal muscle tissues (Zheng 2009) and of cell characteristics between White Plymouth Rock and Chinese WYFC (WENS Yellow Feather chicken) myoblasts (Gao 2016). However, there is no study directly comparing broiler and layer chicken myoblasts. Primary-cultured myoblasts enable to focus on the genetic background of each chicken strain with excluding the effects from breeding environment or growth condition. By the comprehensive gene expression analyses using brioler and layer chicken myoblasts, we are trying to identify the genes which are specifically expressed in broiler chicken or the factors which are important for proliferation and differentiation of myoblasts.

肉用鶏と卵用鶏の筋芽細胞における遺伝子発現パターン / Gene expression patterns in broiler and layer myoblasts
Fig 2. 肉用鶏と卵用鶏の筋芽細胞における遺伝子発現パターン / Gene expression pattern in broiler and layer chicken myoblasts
(Generated by Heatmapper [Babicki 2016])

同定した遺伝子群のクラスター解析 / Cluster analysis of the identified genes
Fig 3. 同定した遺伝子群のクラスター解析 / Cluster analysis of the identified genes
(Generated by GeneMANIA [Warde-Farley 2010])

筋芽細胞の増殖を制御するエンケファリン / Enkephalin regulates myoblast proliferation

遺伝子発現解析の結果、ニワトリ筋芽細胞の増殖・分化に重要と考えられる複数の遺伝子の同定に成功しました。これらの多くは、骨格筋における役割がよくわかっていません。私たちは、候補遺伝子の一つであるエンケファリンに注目しました。エンケファリンは、中枢神経系において鎮痛作用を示すオピオイドペプチドとして同定されました (Hughes 1975)。興味深いことに、エンケファリンをニワトリ筋芽細胞に投与すると、細胞増殖が抑制されることがわかりました。エンケファリンのようなオピオイドペプチドは、様々な食物に含まれています (Garg 2016)。本研究は、餌に含まれるオピオイドペプチドが、食肉用家畜の成育に影響している可能性を示唆します。

We successfully identified the genes which are considered to be important for proliferation and differentiation of chicken myoblasts. Their functions in skeletal muscle have not been clarified. We focused on one of the candidate genes, enkephalin. Enkephalin was identified as the opioid peptide that provides analgesic effect in the brain (Hughes 1975). Interestingly, enkephalin suppressed proliferation of chicken myoblasts. Opioid peptides like enkephalin are involved in various foods (Garg 2016). These results suggest that the opioid peptides existing in the feeds may affect the muscle growth of domestic animals.

エンケファリンは筋芽細胞の増殖を抑制する / Enkephalin suppresses myoblast proliferation
Fig 4. エンケファリンは筋芽細胞の増殖を抑制する / Enkephalin suppresses myoblast proliferation

参考文献 / References

Babicki S, Arndt D, Marcu A, Liang Y, Grant JR, Maciejewski A, Wishart DS. Heatmapper: web-enabled heat mapping for all. Nucleic Acids Res. 44: W147-153.

Gao CQ, Zhang HJ, Yan HC, Yuan L, Dahanayaka S, Li HC, Wang XQ. Satellite cells isolated from skeletal muscle will proliferate faster in WENS yellow feather chickens. Anim Sci J. 2016; 87: 12403.

Garg S, Nurgali K, Mishra VK. Food proteins as source of opioid peptides. 2016; 23: 893-910.

Hughes J, Smith TW, Kosterlitz HW, Fothergill LA, Morgan BA, Morris HR. Identification of two related pentapeptides from the brain with potent opiate agonist activity. Nature. 1975; 258: 577-580.

Warde-Farley D, Donaldson SL, Comes O, Zuberi K, Badrawi R, Chao P, Franz M, Grouios C, Kazi F, Lopes CT, Maitland A, Mostafavi S, Montojo J, Shao Q, Wright G, Bader GD, Morris Q. The GeneMANIA prediction server: biological network integration for gene prioritization and predicting gene function. Nucleic Acids Res. 38: W214-220.

Zheng Q, Zhang Y, Chen Y, Yang N, Wang XJ, Zhu D. Systematic identification of genes involved in divergent skeletal muscle growth rates of broiler and layer chickens. BMC Genomics. 2009; 10: 87.