ニワトリ筋芽細胞におけるウイルス遺伝子の発現 / Viral gene expression in chicken myoblasts

目次 / Index

内因性レトロウイルス / Endogenous retrovirus

レトロウイルスが細胞に感染すると、ウイルスゲノムが宿主細胞のゲノムに挿入されます。宿主細胞が生殖細胞であった場合、組込まれたウイルスゲノムは、内因性レトロウイルス (ERV) として子孫の全ての細胞に遺伝します。ニワトリゲノムには 21 Mb 以上の ERV 配列が存在し、ゲノム全体の 2% を占めます (Huda 2008)。一般的に、宿主細胞における ERV の発現は抑制されていますが、何らかの理由で発現が再開すると、病気の原因になることもあります。

When animal cells infected with retroviruses, the viral genome is inserted into the host cells. If the host cell was a germ cell, the integrated viral genome is inherited to offspring as endogenous retroviruses (ERVs). ERVs occupy > 21 Mb which is 2% of chicken genome (Huda 2008). In general, ERVs are silenced in host cells. However in some cases, re-expressed ERVs can cause diseases.

ニワトリ筋芽細胞と ERVK / ERVK and chicken myoblasts

私たちは、肉用鶏と卵用鶏の筋芽細胞の遺伝子発現を比較する中で、ニワトリ筋芽細胞が ERV の一種 ERVK を発現していることを見出しました。興味深いことに、16個の ERVK (Lyk1~16) は卵用鶏で発現量が高く、2個の ERVK (BrK1~2) は肉用鶏で高発現していました。私たちは、品種間で発現量が異なるこれらの ERVK が、ニワトリ筋芽細胞の性質と関係しているのではないかと考えました。

Through comparative analysis of gene expression between layer and broiler myoblasts, we found that chicken myoblasts express ERV group K members (ERVKs). Interestingly, sixteen ERVKs (LyK1~16) showed higher expression in layers, and two ERVKs (BrK1~2) were highly expressed in broilers. We hypothesized that these ERVKs differentially expressed among myoblasts are involved in the characteristics of chicken myoblasts.

ニワトリ筋芽細胞が発現する ERVK / ERVK expression in chicken myoblasts
Fig 1. ニワトリ筋芽細胞における ERVK の発現
ERVK expression in chicken myoblasts

ERVK は近傍遺伝子の転写に影響する / ERVKs affect their neighboring gene transcription

転写の波及効果は、ある遺伝子の高発現が近傍の遺伝子の発現に影響する現象で、その作用は染色体上で 100 kb に及びます (Ebisuya 2008)。私たちは、肉用鶏で高発現する BrK が、近傍遺伝子の転写に影響を及ぼしているかを調べました。その結果、BrK1 の2つの近傍遺伝子 LOC107052719FAM19A2、および BrK2 の最近傍遺伝子 LOC772243 の発現量が、肉用鶏と卵用鶏の筋芽細胞で異なっていることがわかりました。FAM19A2 (TAFA2) は、筋芽細胞の起源となる間葉系幹細胞の増殖や遊走を促進することが報告されています (Jafari 2019)。本研究は、ニワトリ筋芽細胞が発現する ERVK が、筋形成に関与している可能性を示唆します。

Transcriptional ripple effect is a phenomenon that an intensive gene expression spread into its physically neighboring gene transcriptions. This effect is estimated to be around 100 kb on the chromosome (Ebisuya 2008). We investigated whether BrKs that are highly expressed in broiler myoblasts affect their neighboring gene expression. We found that two BrK1-neighboring genes, LOC107052719 and FAM19A2, and the nearest BrK2-neighboring gene, LOC772243, were differentially expressed between broiler and layer myoblasts. It has been reported that FAM19A2 (TAFA2) enhances migration and growth of mesenchymal stem cells which can differentiate into myoblasts (Jafari 2019). This study suggests that the ERVKs expressed in chicken myoblasts are potentially involved in skeletal muscle formation.

BrK 近傍遺伝子の発現 / Expression of BrK-neighboring genes
Fig 2. BrK 近傍遺伝子の発現
Expression of BrK-neighboring genes

参考文献 / References

Ebisuya M, Yamamoto T, Nakajima M, Nishida E. Ripples from neighbouring transcription. Nat Cell Biol. 2008; 10: 1106-1113.

Huda A, Polavarapu N, Jordan IK, McDonald JF. Huda 2008Endogenous retrovirus of the chicken genome. Biol Direct. 2008; 3: 9.

Jafari A, Isa A, Chen L, Ditzel N, Zaher W, Harkness L, Johnsen HE, Abdallah BM, Clausen C, Kassem M. TAFA2 induces skeletal (stromal) stem cell migration through activation of Rac1-p38 signaling. Stem Cells. 2019; 37: 407-416.

Nihashi Y, Umezawa K, Shinji S, Hamaguchi Y, Kobayashi H, Kono T, Ono T, Kagami H, Takaya T*. Distinct cell proliferation, myogenic differentiation, and gene expression in skeletal muscle myoblasts of layer and broiler chickens. Sci Rep. 2019; 9: 16527.