成体マウス心筋細胞における細胞周期活性を再活性化するための因子を定義した

Defined factors to reactivate cell cycle activity in adult mouse cardiomyocytes.

• Justin Judd
• Jonathan Lovas
• Guo N Huang

抄録

成体哺乳類の心筋細胞は新生児期に細胞周期を終了するが、これは成体哺乳類の心臓の再生能力の低下に見合うものである。我々は、遺伝子的に蛍光標識したマウス成体心筋細胞を長期培養する条件を確立した。この手法を用いることで、脱分化による心筋細胞マーカーの発現低下や培養中の心筋前駆細胞の増殖・分化に大きく寄与することなく、既存の心筋細胞の増殖を確実に解析することが可能となった。このシステムを用いて、成体マウス心筋細胞の増殖を誘導する胎児特異的増殖遺伝子プログラムをスクリーニングするための候補遺伝子アプローチを行った。その結果、E2f転写因子2（E2f2）とBrain Expressed X-Linked (Bex)/Transcription elongation factor A-like (Tceal)スーパーファミリーメンバーであるBex1とTceal8との間に、新規な機能的相互作用が存在することを明らかにした。具体的には、Bex1とTceal8の両方は、E2f2によって誘導された細胞周期の再突入時に細胞生存率を維持した。Tceal8はE2f2誘発のS期再突入を抑制したが、Bex1はDNA合成を促進し、細胞死を抑制した。以上のことから、本研究は成体心筋細胞の増殖研究に貴重な方法を提供するものであり、Bex ファミリー蛋白質が心筋細胞の発生・成熟期における細胞増殖と細胞死の決定に関与している可能性を示唆している。

Adult mammalian cardiomyocytes exit the cell cycle during the neonatal period, commensurate with the loss of regenerative capacity in adult mammalian hearts. We established conditions for long-term culture of adult mouse cardiomyocytes that are genetically labeled with fluorescence. This technique permits reliable analyses of proliferation of pre-existing cardiomyocytes without complications from cardiomyocyte marker expression loss due to dedifferentiation or significant contribution from cardiac progenitor cell expansion and differentiation in culture. Using this system, we took a candidate gene approach to screen for fetal-specific proliferative gene programs that can induce proliferation of adult mouse cardiomyocytes. Using pooled gene delivery and subtractive gene elimination, we identified a novel functional interaction between E2f Transcription Factor 2 (E2f2) and Brain Expressed X-Linked (Bex)/Transcription elongation factor A-like (Tceal) superfamily members Bex1 and Tceal8. Specifically, Bex1 and Tceal8 both preserved cell viability during E2f2-induced cell cycle re-entry. Although Tceal8 inhibited E2f2-induced S-phase re-entry, Bex1 facilitated DNA synthesis while inhibiting cell death. In sum, our study provides a valuable method for adult cardiomyocyte proliferation research and suggests that Bex family proteins may function in modulating cell proliferation and death decisions during cardiomyocyte development and maturation.