染色体の末端を保護することで長く知られるタンパク質が、第二の仕事をしているところを捕まえられた。それは、損傷後の筋肉幹細胞が脂肪や瘢痕組織に変わるのを防ぐことだ。ペンシルベニア大学ペレルマン医学部の研究者たちは、この予期せぬ副業を発見し、それが筋ジストロフィー治療への道を示し、さらには癌生物学にも光を当てる可能性がある。

サイエンス・アドバンシスに掲載されたこの研究は、伝統的にテロメアの盾とされてきたTRF2が、筋肉幹細胞の遺伝的アイデンティティを保持し、損傷した筋肉を再生させることを明らかにしている。「長年、TRF2は染色体の末端を損傷や腐敗から守ることが主な仕事であると考えられてきました」と、ペン医学の整形外科准教授である上席著者のフォテイニ・ムルキオティ博士は述べる。「しかし、単にDNAを保護するだけでなく、TRF2は生涯を通じて筋肉を再生する鍵となっているようです」。

実験室での実験では、筋肉幹細胞が休息、修復、再生のサイクルを繰り返すにつれて、TRF2レベルが慎重にタイミングを合わせて上下した。研究者がマウスの筋肉幹細胞からTRF2を除去すると、細胞は死ななかったが、これは予想を覆す展開であり、分子レベルの魅力を失った。損傷後の健康な筋肉を再構築する代わりに、損傷領域は脂肪と瘢痕組織で満たされた。「これは、これらの細胞におけるTRF2の役割についての私たちの考え方を完全に変えます」とムルキオティは述べる。「アイデンティティの喪失は、損傷からの回復が可能かどうかに深刻な影響を及ぼします」。

チームがデュシェンヌ型筋ジストロフィーのマウスモデルでTRF2除去をテストしたとき、筋書きはさらに複雑になった。病気は加速し、筋肉の劣化は悪化し、マウスはより若くして死亡した。タンパク質の秘密は？それは染色体末端に留まるだけでなく、ゲノム全体の調節領域にも結合し、その多くはG-四重鎖と呼ばれる二次DNA構造を含んでいる。これは癌治療の標的として注目されている構造である。「私たちは、TRF2がこれらの二次DNA構造を通じて筋肉幹細胞のアイデンティティを保持し、損傷した筋肉を修復する能力を維持していることを発見しました」とムルキオティは述べる。「それは完全に予想外でした」。

この発見は、生物学的な謎を解くのに役立つかもしれない：骨格筋は驚くほどよく再生するが、筋肉癌はまれである。筋肉幹細胞がTRF2を他の組織と異なる方法で使用する方法を理解することで、いつか研究者が癌を招くことなく組織修復を促進できるようになるかもしれない。ムルキオティと同僚たちは現在、この異常なTRF2の使用法が新しい筋ジストロフィー治療と癌生物学への洞察につながるかどうかを調査している。

この研究は、国立衛生研究所/国立関節炎・筋骨格・皮膚疾患研究所からの助成金（R01 DK123356、R01s CA174904、GM101149、FDN-143330）によって支援され、ペンシルベニア大学医学部から資料が提供された。