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Identification of RARgamma-activated muscle hypertrophic factor and its regulatory mechanism

Research Project

Project/Area Number 17H03820
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Research Field Food science
Research InstitutionOsaka Prefecture University

Principal Investigator

Yamaji Ryoichi  大阪府立大学, 生命環境科学研究科, 教授 (00244666)

Project Period (FY) 2017-04-01 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥17,420,000 (Direct Cost: ¥13,400,000、Indirect Cost: ¥4,020,000)
Fiscal Year 2019: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000)
Fiscal Year 2018: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000)
Fiscal Year 2017: ¥7,800,000 (Direct Cost: ¥6,000,000、Indirect Cost: ¥1,800,000)
KeywordsビタミンA / レチノイン酸 / レチノイン酸受容体 / 骨格筋 / 肥大 / 分泌タンパク質 / トランスグルタミナーゼ2 / mTORシグナル / 全トランスレチノイン酸 / 分子栄養学 / トランスグルタミナーゼ 2 / β-カロテン / 筋管細胞 / 栄養生化学 / マイオカイン
Outline of Final Research Achievements

We have found that dietary provitamin A β-carotene increased soleus muscle mass with hypertrophy by activating the retinoic acid receptor (RAR) γ in mice. In myotube cells, ATRA increased transglutaminase 2 (TG2) expression in an RARγ-dependent manner and TG2 was secreted into extracellular space. The expression of TG2 was also increased in an RARγ-dependent manner in the soleus muscle of β-carotene-fed mice. Extracellular TG2 activated mTOR signaling pathway through GPR56, promoted protein synthesis, and induced hypertrophy of myotubes. TG2 mutant lacking TG activity exerted the same effects as wild-type TG2. Intraperitoneally administration of TG2 increased soleus muscle mass in mice. These results indicated that TG2 expression was upregulated through ATRA-mediated RARγ and that extracellular TG2 induced myotube hypertrophy by activating mTOR signaling-mediated protein synthesis through GPR56, independent of transglutaminase activity.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

骨格筋の量的・質的な維持・増加を食品成分により調節することは生涯自立した健全な生活をおくるための対策となる。β-カロテンを含むカロテノイドの血中濃度が高い高齢者では歩行速度が速く、筋力も強いが、分子機構は不明であった。本研究で見出したRARγ依存的に発現するTG2が分泌因子として筋肥大に寄与することはビタミンAの新規な機能の解明であり、学術的価値は高い。またβ-カロテンを含むビタミンA前駆体を活用して骨格筋の量的・質的な維持・増加を目指す食品成分や薬の開発への発展性も持ち、ロコモティブシンドローム(運動器症候群)やメタボリックシンドローム(代謝性症候群)への対応策にもなり、社会的意義も高い。

Report

(4 results)
  • 2019 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2018 Annual Research Report
  • 2017 Annual Research Report
  • Research Products

    (26 results)

All 2020 2019 2018 2017 Other

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 2 results) Presentation (21 results) (of which Invited: 2 results) Book (1 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Extracellular transglutaminase 2 induces myotube hypertrophy through G protein-coupled receptor 56.2020

    • Author(s)
      (92)Harada N, Hanada K, Minami Y, Kitakaze T, Ogata Y, Tokumoto H, Sato T, Kato S, Inui H, and Yamaji R.
    • Journal Title

      Biochim. Biophys. Acta Mol. Cell Res.

      Volume: 1867 Issue: 2 Pages: 118563-118563

    • DOI

      10.1016/j.bbamcr.2019.118563

    • Related Report
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    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] 5-Hydroxy-7-methoxyflavone derivatives from Kaempferia parviflora induce skeletal muscle hypertrophy.2019

    • Author(s)
      (89)Ono S, Yoshida N, Maekawa D, Kitakaze T, Kobayashi Y, Kitano T, Fujita T, Okuwa-Hayashi H, Harada N, Nakano Y and Yamaji R.
    • Journal Title

      Food Sci. Nutr.

      Volume: 7 Issue: 1 Pages: 312-321

    • DOI

      10.1002/fsn3.891

    • Related Report
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    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Lactoferrin promotes murine C2C12 myoblast proliferation and differentiation, and myotube hypertrophy.2018

    • Author(s)
      Kitakaze T, Oshimo M, Kobayashi Y, Ryu M, Suzuki YA, Inui H, Harada N, and Yamaji R.
    • Journal Title

      Mol. Med. Rep.

      Volume: 17 Pages: 5912-5920

    • DOI

      10.3892/mmr.2018.8603

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    • Author(s)
      前川大輔、吉田直樹、原田直樹、大桑(林)浩孝、藤田貴則、中野長久、山地亮一
    • Organizer
      日本栄養・食糧学会大会
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      日本ビタミン学会
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      日本農芸化学関西・中部支部2019年度合同神戸大会
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      The 7th Internationla conference on Food Factors
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  • [Presentation] Extracellular transglutaminase 2 induces myotube2019

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      Miki Yoshikawa, Tomoya Kitakaze, Naohiro Kimura, Yoshiyuki Ogata, Takahiro Ishikawa, Yoko Yamashita, Hitoshi Ashida, Naoki Harada, Ryoichi Yamaji
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      The 7th Internationla conference on Food Factors
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      野口真里、北風智也、向井克之、原田直樹、乾博、山地亮一
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      日本農芸化学会大会
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    • Organizer
      日本農芸化学会大会
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  • [Presentation] シンポジウム:生活習慣病予防とビタミン(骨格筋におけるプロビタミンAカロテノイドのヘルスベネフィット)2018

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      山地亮一
    • Organizer
      日本栄養・食糧学会大会
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  • [Presentation] トランスグルタミナーゼ2は骨格筋のタンパク質合成を促進する2018

    • Author(s)
      吉川実樹、北風智也、原田直樹、山下陽子、芦田均、山地亮一
    • Organizer
      日本栄養・食糧学会大会
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  • [Presentation] 老化促進マウスSAMP1の骨格筋におけるオートファジーに対するβ-クリプトキサンチンの改善効果2018

    • Author(s)
      野口 真里、北野剛大、北風 智也、向井 克之、原田 直樹、乾 博、山地 亮一
    • Organizer
      日本ビタミン学会大会
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  • [Presentation] レチノイン酸による筋分化促進作用における Gタンパク質共役受容体LGR6の関与2018

    • Author(s)
      山口真由、北風智也、原田直樹、乾博 、山地亮一
    • Organizer
      日本栄養・食糧学会近畿支部大会
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      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] レチノイン酸誘発性トランスグルタミナーゼ2は分泌タンパク質として筋肥大を誘導する2018

    • Author(s)
      吉川実樹、北風智也、原田直樹、乾博、山下陽子、芦田均、山地亮一
    • Organizer
      日本栄養・食糧学会近畿支部大会
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      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] β-クリプトキサンチンは老化促進モデルマウスSAMP1の骨格筋におけるオートファジーを活性化する2018

    • Author(s)
      野口真里、北風智也、向井克之、原田直樹、乾博、山地亮一
    • Organizer
      日本栄養・食糧学会近畿支部大会
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      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] β-カロテンの筋肥大促進作用における分泌型タンパク質の関与2017

    • Author(s)
      北風智也、山地亮一、芦田均
    • Organizer
      第23回フードサイエンスフォーラム学術集会
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  • [Presentation] 食品成分と骨格筋の健康増進2017

    • Author(s)
      山地亮一
    • Organizer
      日本栄養・食糧学会中国・四国支部大会
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      2017 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] ヒラメ筋でのβ-カロテン取り込みにおけるCD36の関与とその発現調節について2017

    • Author(s)
      杉平貴史、北風智也、原田直樹、山地亮一
    • Organizer
      日本栄養・食糧学会近畿支部大会
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  • [Presentation] β-カロテンが誘導する分泌型タンパク質は骨格筋のタンパク質合成を増加させる2017

    • Author(s)
      北風智也、原田直樹、山下陽子、芦田均 、山地亮一
    • Organizer
      日本フードファクター学会
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      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] ヒラメ筋におけるカロテノイドトランスポーターCD36発現調節への低酸素環境の関与について2017

    • Author(s)
      杉平貴史、北風智也、原田直樹、山地亮一
    • Organizer
      日本分子生物学会年会
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  • [Presentation] β-クリプトキサンチンによる骨格筋萎縮抑制作用について2017

    • Author(s)
      野中麻由、北風智也、向井克之、乾 博、原田直樹、山地 亮一
    • Organizer
      日本農芸化学会大会
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  • [Book] 代謝センシングー健康,食,美容,薬,そして脳の代謝を知るー「第11章 カロテンとその代謝物による骨格筋のヘルスベネフィット」2018

    • Author(s)
      北風智也、原田直樹、山地亮一
    • Total Pages
      249
    • Publisher
      シーエムシー出版
    • ISBN
      9784781313504
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      2018 Annual Research Report
  • [Remarks] 食品代謝栄養学ー大阪府立大学

    • URL

      http://www.biosci.osakafu-u.ac.jp/NC/

    • Related Report
      2019 Annual Research Report 2018 Annual Research Report 2017 Annual Research Report

URL: 

Published: 2017-04-28   Modified: 2021-02-19  

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