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Functional significance of the mitochondria-based intracellular metabolic network regulated by de novo synthesized serine.

Research Project

Project/Area Number 18K19748
Research Category

Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Medium-sized Section 59:Sports sciences, physical education, health sciences, and related fields
Research InstitutionKyushu University

Principal Investigator

Furuya Shigeki  九州大学, 農学研究院, 教授 (00222274)

Project Period (FY) 2018-06-29 – 2021-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help
¥6,370,000 (Direct Cost: ¥4,900,000、Indirect Cost: ¥1,470,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Fiscal Year 2019: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Keywordsセリン / 小児疾患 / Neu-Laxova症候群 / ミトコンドリア / エネルギー代謝 / アミノ酸代謝疾患 / 遺伝性代謝疾患 / PHGDH / インスリン/IGF / 遺伝性アミノ酸合成不全 / 電子伝達系 / 細胞死 / アミノ酸合成不全 / 神経変性
Outline of Final Research Achievements

The purpose of this project is to elucidate the upstream mechanism of cell death induced by genetic serine deficiency at the molecular level focusing on mitochondrial alteration and metabolic dysregulation, especially energy failure. We observed that serine restriction caused extensive and marked quantitative changes in intracellular energy-producing metabolites, decreased mitochondrial function and quantity, and abnormal intracellular signaling related to glucose metabolism in normal fibroblasts. These findings indicate that Phgdh-dependent serine synthesis has an essential physiological function as a hub for overall cellular metabolism. By clarifying the linkage and interrelationship of changes at molecules and organella caused by serine deficiency, it will be possible to understand the pathobiological linkage between various diseases conditions and serine deficiency, which will contribute to the development of preventive and therapeutic treatment.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究の遂行により、細胞内でのセリン合成が、外部環境に影響を受けずにミトコンドリア機能を維持し、エネルギー代謝の恒常性を保つ代謝的ハブとしての不可欠な代謝生理機能を持つことを明らかにした。近年肝機能異常、アルツハイマー病や網膜変性疾患等の多様な疾患とセリンの減少や合成能低下との相関が指摘されている。今回細胞レベルで見いだしたセリン欠乏により惹起される各階層(分子、細胞内小器官、細胞形態)での変化について、相互関係と機序の詳細を今後明らかにすることで、多様な疾患とセリン合成不全の病態生理学的な連関が分子レベルで理解可能となり、それらの疾患予防や治療法の開発に資する知見の拡充が期待される。

Report

(4 results)
  • 2020 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2019 Research-status Report
  • 2018 Research-status Report
  • Research Products

    (30 results)

All 2021 2020 2019 2018 Other

All Int'l Joint Research (2 results) Journal Article (5 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 5 results,  Open Access: 2 results) Presentation (22 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 4 results) Remarks (1 results)

  • [Int'l Joint Research] The University of Sydney/Save Sight Institute(オーストラリア)

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  • [Int'l Joint Research] Universite Paris-Saclay/CEA/CNRS(フランス)

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    • Author(s)
      Yamamoto K, Mohri S, Furuya S.
    • Journal Title

      Arch. Insect Biochem. Physiol

      Volume: 106 Issue: 1

    • DOI

      10.1002/arch.21751

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    • Author(s)
      Shen W, Lee S-R, Mathai AE, Zhang R, Du J, Yam MX, Pye V, Barnett NL, Rayner CL, Zhu L, Hurley JB, Seth P, Hirabayashi Y, Furuya S, Gillies MC
    • Journal Title

      Glia

      Volume: 印刷中 Issue: 8 Pages: 1966-1986

    • DOI

      10.1002/glia.24005

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    • Author(s)
      Hamano M, Tomonaga S, Osaki Y, Oda H, Kato H, Furuya S
    • Journal Title

      Nutrients

      Volume: 12 Issue: 10 Pages: 3018-3018

    • DOI

      10.3390/nu12103018

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    • Author(s)
      Le Douce J, Maugard M, Veran J, Matos M, Jego P, Vigneron PA, Faivre E, Toussay X, Vandenberghe M, Balbastre Y, Piquet J, Guiot E, Tran NT, Taverna M, Marinesco S, Koyanagi A, Furuya S, Panatier A, Bonvento G, et al.
    • Journal Title

      Cell Metab.

      Volume: 31 Issue: 3 Pages: 503-517

    • DOI

      10.1016/j.cmet.2020.02.004

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    • Author(s)
      Kawano Y, Yating H, Sasaki M, Furuya S
    • Journal Title

      Biosci. Biotech. Biochem.

      Volume: 84 Issue: 2 Pages: 372-379

    • DOI

      10.1080/09168451.2019.1676693

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      古屋 茂樹
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      大崎 友輔、松本 悠、松尾 優樹、濱野 桃子、佐矢野 智子、古屋 茂樹
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      日本アミノ酸学会第14回学術大会(オンライン開催)
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      大崎 友輔、松本 悠、松尾 優樹、原口 祐里奈、濱野 桃子、佐矢野 智子、古屋 茂樹
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      2020年度日本フードファクター学会・日本農芸化学会西日本支部合同大会
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  • [Presentation] セリン欠乏による insulin/IGF シグナル伝達減弱の分子機序.2020

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      松本 悠、大崎 友輔、松尾 優樹、古屋 茂樹
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      020年度日本フードファクター学会・日本農芸化学会西日本支部合同大会
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  • [Presentation] 細胞外セリン欠乏に応答した肝がん細胞株のアミノ酸代謝及び遺伝子発現制御機構2020

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      濱野 桃子,友永 省三,小田 裕昭,加藤 久典,古屋 茂樹
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      日本農芸化学会2020年度大会
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  • [Presentation] 脳特異的セリン合成不全マウスにおいて惹起されるCaシグナル関連分子の脳内発現変化2020

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      内海 真,濱野 桃子,古屋 茂樹
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      日本農芸化学会2020年度大会
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  • [Presentation] セリシン経口投与によるマウス脳内における神経伝達物質代謝への影響2019

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      胡 雅テイ, 河野 唯, 佐々木 真宏, 古屋 茂樹
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      第73回日本栄養・食糧学会大会
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  • [Presentation] セリン欠乏により惹起されるアポトーシス経路の解析2019

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      大崎 友輔,松尾 優樹,原口 祐里奈,濱野 桃子,佐矢野 智子,古屋 茂樹
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      第 56 回化学関連支部合同九州大会
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  • [Presentation] マウス線維芽細胞においてPhgdh遺伝子欠損によるセリン欠乏はアポトーシス経路を活性化する2019

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      大崎 友輔,松尾 優樹,原口 祐里奈,濱野 桃子,佐矢野 智子,古屋 茂樹
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      日本農芸化学会 2019 年度 西日本・中四国支部合同大会
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  • [Presentation] セリン欠乏によるPhgdh KOマウス線維芽細胞でのミトコンドリア機能異常の誘発2019

    • Author(s)
      松尾 優樹,原口 祐里奈,濱野 桃子,尾上 詩織,片倉 喜範,古屋 茂樹
    • Organizer
      日本農芸化学会2019年度大会
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  • [Presentation] Gene Expression Signature of Genetic Phgdh Deletion and Its Role in Pathobiology of L-Serine Deficiency2018

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      古屋 茂樹
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      APNNO (Asia-Pacific Nutrigenomics & Nutrigenetics Organisation) 2018 Biennial Conferenc
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  • [Presentation] Phgdh遺伝子変異に起因するセリン欠乏はマウス線維芽細胞においてミトコンドリア機能異常を誘発する2018

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      松尾 優樹,原口 祐里奈,濱野 桃子,古屋 茂樹
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      日本アミノ酸学会第12回学術大会
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      濱野 桃子,佐藤 和貴,河野 唯,名井 典乃子,原口 祐里奈,立川 正憲,古屋 茂樹
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      日本アミノ酸学会第12回学術大会
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  • [Presentation] Phgdh遺伝子変異に起因するセリン欠乏は線維芽細胞においてミトコンドリア機能異常を惹起する2018

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      松尾 優樹,原口 祐里奈,古屋 茂樹
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      日本農芸化学会 2018 年度西日本支部大会
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  • [Presentation] L-Serine: The resurrection of an almost forgotten dispensable amino acid2018

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  • [Presentation] ヒト遺伝性合成不全疾患とKOマウスから捉え直すセリン合成の必須性と高次生体機能制御2018

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      古屋 茂樹
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    • Invited
  • [Presentation] セリン欠乏によるInsulin/IGFシグナル減弱の分子機序2018

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      河野 唯,阿比留 舞子,濱野 桃子,佐矢野 智子,古屋 茂樹
    • Organizer
      第42回 蛋白質と酵素の構造と機能に関する九州シンポジウム
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  • [Presentation] 細胞内セリン欠乏は酸化ストレスを介して複数のストレス応答経路を活性化する2018

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      濱野 桃子,原口 祐里奈,古屋 茂樹
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      第42回 蛋白質と酵素の構造と機能に関する九州シンポジウム
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  • [Presentation] セリン制限によるPhgdhノックアウトMEFでのミトコンドリア機能異常の誘発2018

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      松尾 優樹,原口 祐里奈,古屋 茂樹
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      第55回化学関連支部合同九州大会
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  • [Presentation] セリン欠乏によるInsulin/IGFシグナル伝達減弱の分子機序2018

    • Author(s)
      河野 唯,阿比留 舞子,濱野 桃子,佐矢野 智子,古屋 茂樹
    • Organizer
      第55回化学関連支部合同九州大会
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  • [Remarks] Save Sight Institute: Macular research

    • URL

      https://www.sydney.edu.au/save-sight-institute/our-research/macular-research/laboratory-research-unit.html

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Published: 2018-07-25   Modified: 2022-01-27  

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