筋肉オートファジーを制御する2つの神経回路を発見(Scientists Uncover Two Neuronal Circuits Orchestrating Muscle Autophagy)

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2026-07-01 中国科学院(CAS)

中国科学院生物物理研究所の張宏教授らは、線虫(Caenorhabditis elegans)を用いて、筋細胞のオートファジーを制御する2つの並列した神経回路を発見した。オートファジーは細胞内の不要なタンパク質や損傷した細胞小器官を分解・再利用する仕組みであり、筋肉の恒常性維持に不可欠である。本研究では、第1の回路としてAVA介在ニューロンとA型運動ニューロン間の電気シナプスが、神経ペプチド(NLP-12、FLP-18など)を介して筋細胞内のCa²⁺濃度を調節すること、第2の回路としてASI感覚ニューロン由来のDAF-7(TGF-β様シグナル)が筋細胞のTGF-β経路を介してCa²⁺恒常性を維持することを明らかにした。両経路はCa²⁺–カルパイン–リソソーム経路に収束し、筋オートファジーを適切な水準に保つことで筋構造と機能を維持していた。また、関連遺伝子の変異体では筋線維構造の破綻や遊泳能力の低下が認められたが、シグナル経路を回復させることで改善した。本成果は、神経から筋肉への新たな情報伝達機構を解明し、筋萎縮性側索硬化症(ALS)や脊髄性筋萎縮症(SMA)など神経原性筋疾患の治療法開発につながる知見を提供する。

筋肉オートファジーを制御する2つの神経回路を発見(Scientists Uncover Two Neuronal Circuits Orchestrating Muscle Autophagy)
Model for how neuron-to-muscle singling orchestrates muscle autophagy and homeostasis (Image by ZHANG Hong’s group)

<関連情報>

電気シナプスとDAF-7/TGF-βシグナル伝達を含む2つの並列神経回路が、線虫C. elegansの筋肉オートファジーを制御する Two parallel neuronal circuits involving electrical synapse and DAF-7/TGF-β signaling regulate muscle autophagy in C. elegans

Hui Zheng, Hongyu Zhao, Hong Zhang
Developmental Cell  Available online: 29 June 2026
DOI:https://doi.org/10.1016/j.devcel.2026.06.001

Highlights

  • Two parallel neuronal circuits coordinate autophagy in C. elegans body wall muscle
  • AVA/A-MN electrical synapses promote autophagy by inhibiting neuropeptide release
  • ASI-secreted DAF-7/TGF-β activates autophagy via canonical TGF-β signaling
  • Circuits maintain muscle Ca2+ and lysosome function to prevent neurogenic myopathy

Summary

The systemic coordination of autophagy during development remains poorly understood. Here, we identify two parallel neuronal circuits that regulate the autophagy-lysosome pathway in the body wall muscle of C. elegans. One circuit, utilizing UNC-7/UNC-9 electrical synapses between AVA interneurons and A-type motor neurons (A-MNs), promotes autophagy by inhibiting neuropeptide release from A-MNs. The other employs the TGF-β-like molecule DAF-7, secreted from ASI sensory neurons, which activates autophagy via the canonical TGF-β pathway. These pathways converge to regulate cytosolic Ca²⁺ levels in the muscle, thereby maintaining lysosomal integrity. Disruption of either circuit elevates Ca²⁺, overactivating calpain. This leads to the accumulation of non-degradative autolysosomes and accelerates muscle degeneration. Our findings elucidate a neuronal mechanism for controlling muscle autophagy and provide insights into the pathogenesis of neurogenic myopathy.

細胞遺伝子工学
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