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Study on the mechanisms by which the translation initiation regulating factors induces lipid accumulation in rat liver under protein deprivation.

Research Project

Project/Area Number 19K05916
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 38050:Food sciences-related
Research InstitutionUtsunomiya University (2021)
Ochanomizu University (2020)
Nippon Medical School (2019)

Principal Investigator

TOYOSHIMA Yuka  宇都宮大学, 農学部, 准教授 (70516070)

Project Period (FY) 2019-04-01 – 2022-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Keywordsタンパク質 / 翻訳 / 4E-BP1 / eIF4G / 肝臓 / 中性脂肪 / 翻訳開始因子
Outline of Research at the Start

慢性的なタンパク質の摂取不足は、脂肪肝発症の原因の一つである。我々は、低タンパク質食摂食によって起こる脂肪肝の発症に、肝臓における翻訳抑制因子4E-BP1量の増加が必要であることを見出した。さらに、最近得られた知見から、この発症機構には、4E-BP1によるタンパク質翻訳の抑制だけでなく、翻訳開始因子eIF4G量の増加に伴うタンパク質翻訳の促進も関与すると考えている。
そこで本研究は、低タンパク質栄養状態に応答して増加する肝臓4E-BP1とeIF4Gが、糖・脂質代謝調節因子の翻訳を選択的に調節して肝臓に脂質を蓄積させる機構の解明を目指す。

Outline of Final Research Achievements

Dietary protein deprivation has been shown to induce fatty liver in animals including human. However, the molecular mechanisms underlying such induction are largely unknown. Our previous studies have elucidated that low-protein diet increases eukaryotic translation initiation factor 4E-binding protein 1 (4E-BP1), which induces hepatic lipid accumulation in rats. In addition, we found that low-protein diet also increased eukaryotic translation initiation factor 4G (eIF4G) in the liver, which could be involved in the regulation of lipid metabolism in the liver. In this study, we examined how 4E-BP1 and eIF4G contributes to hepatic lipid accumulation under protein deprivation. Our results indicated that the 4E-BP1 and eIF4G could regulate lipid metabolism in a different manner. Further studies are necessary to determine the details of these mechanisms.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究では、タンパク質の摂取不足に応答して、翻訳開始因子eIF4Gが、翻訳抑制因子4E-BP1とは異なる機構で脂質代謝調節に関与することを明らかにした。したがって、4E-BP1やeIF4Gは、タンパク質摂取不足による体内のアミノ酸利用の低下と肝脂肪蓄積を結ぶ重要な因子であると考えられた。本研究をさらに発展させて、これらの翻訳開始調節因子の標的因子を同定し、それによって調節される脂質代謝経路を明らかにすることができれば、脂肪肝治療のための新規薬剤の開発が可能となると考えている。また、過栄養による脂肪肝発症メカニズムとの差異もわかれば、発症要因に特化した食事療法の提案も可能となると考えている。

Report

(4 results)
  • 2021 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report
  • Research Products

    (19 results)

All 2022 2021 2020 2019 Other

All Journal Article (6 results) (of which Peer Reviewed: 6 results) Presentation (10 results) (of which Invited: 4 results) Remarks (3 results)

  • [Journal Article] Low-arginine and low-protein diets induce hepatic lipid accumulation through different mechanisms in growing rats2020

    • Author(s)
      Otani Lila、Nishi Hiroki、Koyama Ayaka、Akasaka Yuta、Taguchi Yusuke、Toyoshima Yuka、Yamanaka Daisuke、Hakuno Fumihiko、Jia Huijuan、Takahashi Shin-Ichiro、Kato Hisanori
    • Journal Title

      Nutrition & Metabolism

      Volume: 17 Issue: 1 Pages: 60-60

    • DOI

      10.1186/s12986-020-00477-5

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Disruption of insulin receptor substrate-2 impairs growth but not insulin function in rats2020

    • Author(s)
      Toyoshima Yuka、Nakamura Katsuyuki、Tokita Reiko、Teramoto Naomi、Sugihara Hidetoshi、Kato Hisanori、Yamanouchi Keitaro、Minami Shiro
    • Journal Title

      Journal of Biological Chemistry

      Volume: 295 Issue: 33 Pages: 11914-11927

    • DOI

      10.1074/jbc.ra120.013095

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Growth hormone increases regulator of calcineurin 1-4 (Rcan1-4) mRNA through c-JUN in rat liver2020

    • Author(s)
      Nakata Tomoko、Toyoshima Yuka、Yagi Takashi、Katsumata Harumi、Tokita Reiko、Minami Shiro
    • Journal Title

      PLOS ONE

      Volume: 15 Issue: 6 Pages: e0235270-e0235270

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0235270

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] A translation repressor, 4E-BP1, regulates the triglyceride level in rat liver during protein deprivation2020

    • Author(s)
      Toyoshima Yuka、Yoshizawa Fumiaki、Tokita Reiko、Taguchi Yusuke、Takahashi Shin-Ichiro、Kato Hisanori、Minami Shiro
    • Journal Title

      American Journal of Physiology-Endocrinology and Metabolism

      Volume: 318 Issue: 5 Pages: E636-E645

    • DOI

      10.1152/ajpendo.00464.2019

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Growth hormone activates X-box binding protein 1 in a sexually dimorphic manner through the extracellular signal-regulated protein kinase and CCAAT/enhancer-binding protein β pathway in rat liver2020

    • Author(s)
      Nakata Tomoko、Hirano Yoshitaka、Katsumata Harumi、Tokita Reiko、Yagi Takashi、Toyoshima Yuka、Minami Shiro
    • Journal Title

      Endocrine Journal

      Volume: 67 Issue: 2 Pages: 185-200

    • DOI

      10.1507/endocrj.EJ19-0240

    • NAID

      130007802883

    • ISSN
      0918-8959, 1348-4540
    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Low-protein diet enhances adiponectin secretion in rats2019

    • Author(s)
      Yagi Takashi、Toyoshima Yuka、Tokita Reiko、Taguchi Yusuke、Okamoto Yoshihisa、Takahashi Shin-Ichiro、Kato Hisanori、Minami Shiro
    • Journal Title

      Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry

      Volume: 83 Issue: 9 Pages: 1774-1781

    • DOI

      10.1080/09168451.2019.1621153

    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 高脂肪食摂取時にIRS-1欠損は耐糖能異常を惹起し肝脂質蓄積を抑える2022

    • Author(s)
      鈴木晶子、豊島由香、藤原葉子
    • Organizer
      日本農芸化学会2022年度大会
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      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] インスリン受容体基質-1欠損ラットは成長障害とインスリン抵抗性を示す2021

    • Author(s)
      豊島由香、中村克行、竹内志帆、時田玲子、田口雄亮、寺本奈保美、杉原英俊、山内啓太郎、南史朗
    • Organizer
      第94回日本生化学会大会
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      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 古くて新しいアミノ酸コードの研究2021

    • Author(s)
      高橋伸一郎, 伯野史彦, 山中大介, 西宏起, 合田祐貴, 増田正人, 片岡直行潮秀樹, 宮本崇史, 豊島由香, 竹中麻子, 島野 仁
    • Organizer
      第94回日本生化学会大会シンポジウム
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      2021 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 低タンパク質栄養状態における脂肪肝の発症に翻訳抑制因子4E-BP1が果たす役割2021

    • Author(s)
      豊島由香、吉澤史昭、時田玲子、田口雄亮、高橋伸一郎、加藤久典、南史朗
    • Organizer
      第126回日本解剖学会総会・全国学術集会、第98回日本生理学会大会合同大会シンポジウム
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      2020 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] タンパク質栄養状態の悪化によって稼働する肝脂質蓄積機構に関する研究2021

    • Author(s)
      豊島由香
    • Organizer
      日本農芸化学会2021年度大会,2021年度農芸化学女性研究者賞受賞講演
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      2020 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] アミノ酸欠乏が肝臓のインスリン様成長因子-I遺伝子発現に及ぼす影響の解析2020

    • Author(s)
      朝重陽菜子、長田悠加、西宏起、山中大介、豊島由香、竹中麻子、片岡直行、伯野史彦、高橋伸一郎
    • Organizer
      第93回日本内分泌学会学術総会
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      2020 Research-status Report
  • [Presentation] アミノ酸シグナルによる物質代謝制御2020

    • Author(s)
      高橋伸一郎、伯野史彦、山中大介、竹中麻子、豊島由香、中林靖
    • Organizer
      第92回日本生化学会大会シンポジウム
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      2020 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] 肝細胞においてオルニチンがmTOR非依存的にG6Pase遺伝子発現を誘導する2019

    • Author(s)
      福嶋沙良、熊野美佳子、西宏起、山中大介、合田祐貴、豊島由香、竹中麻子、片岡直行、伯野史彦、高橋伸一郎
    • Organizer
      第42回日本分子生物学会年会
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      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 低タンパク質食摂取で生じるマウスの成長遅滞はInsulin-like Growth Factor-1(IGF-I)投与により抑制される2019

    • Author(s)
      内田海登、豊島由香、伯野史彦、高橋伸一郎、竹中麻子
    • Organizer
      第13回日本アミノ酸学会学術大会
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      2019 Research-status Report
  • [Presentation] インスリン受容体基質-2欠損ラットは成長障害を起こす2019

    • Author(s)
      豊島由香、中村克行、時田玲子、田口雄亮、寺本奈保美、杉原英俊、加藤久典、山内啓太郎、南史朗
    • Organizer
      第92回日本生化学会大会
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      2019 Research-status Report
  • [Remarks]

    • URL

      http://shigen.mine.utsunomiya-u.ac.jp/

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  • [Remarks]

    • URL

      http://www-w.cf.ocha.ac.jp/ihli/

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      2020 Research-status Report
  • [Remarks]

    • URL

      https://www.nms.ac.jp/ig/bumon/seitai/

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Published: 2019-04-18   Modified: 2023-01-30  

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