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Gradients of energy metabolism: A novel player involved on the vertebrate embryo patterning

Research Project

Project/Area Number 19K06673
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 44020:Developmental biology-related
Research InstitutionOsaka University (2020-2021)
Gunma University (2019)

Principal Investigator

Oginuma Masayuki  大阪大学, 微生物病研究所, 助教 (50825966)

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: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Keywords胚発生 / 組織形成 / 老化 / 代謝 / ゼブラフィッシュ / ターコイズキリフィツシュ / エネルギー代謝 / ターコイズキリフィッシュ / 発生 / 勾配
Outline of Research at the Start

近年、エネルギー代謝経路が細胞のエネルギー制御に留まらず、種々のシグナル経路、エピジェネティクス因子の機能・活性を制御することで複雑な生命現象を制御することが明らかになった。しかし、多くの代謝研究は癌等の病理学の観点から進められており、胚発生時における代謝の動態、機能はほとんど明らかになっていない。申請者は最近の結果から、「エネルギー代謝経路が勾配を形成し「モルフォジェン」同様に組織パターン形成因子として働く」という仮説を考えた。本研究では、エネルギー代謝経路を個体レベルで可視化・定量できるシステムを構築し、その役割を解析することでこの仮説を検証し、発生研究・栄養代謝研究の新概念構築を目指す。

Outline of Final Research Achievements

In this study, we examined our hypothesis that energy metabolic gradients organize tissue pattern formation as the canonical morphogen gradients. We developed metabolic reporter lines that visualize intracellular pH, NAD+ and ATP for the zebrafish and African killifish. From these reporter lines, we found that during embryonic development and in the adult body a lot of tissue and organ show the metabolic gradient pattern. From these results, we concluded that metabolic gradients are general mechanism that organize tissue pattern formations.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究は、胚の組織形成過程や、成体や老化過程における組織維持過程における新概念の構築を目指した。特に、成体組織の老化を制御する機構は不明点が多く、本研究から得られた知見によって、組織老化を抑制する新しい治療法、創薬の可能性が生まれた。

Report

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

    (17 results)

All 2022 2021 2020 2019

All Journal Article (4 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 3 results) Presentation (12 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 1 results) Book (1 results)

  • [Journal Article] Integration of Energy Metabolism and Developmental Signaling During the Vertebrate Embryogenesis~Rediscovery of Child Model~2022

    • Author(s)
      OGINUMA Masayuki
    • Journal Title

      Seibutsu Butsuri

      Volume: 62 Issue: 1 Pages: 36-38

    • DOI

      10.2142/biophys.62.36

    • ISSN
      0582-4052, 1347-4219
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Remarkable function of the energy metabolism2021

    • Author(s)
      荻沼 政之、播磨 有希子
    • Journal Title

      生化学

      Volume: 93 Issue: 5 Pages: 760-764

    • DOI

      10.14952/SEIKAGAKU.2021.930760

    • ISSN
      0037-1017
    • Year and Date
      2021-10-25
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Intracellular pH controls WNT downstream of glycolysis in amniote embryos2020

    • Author(s)
      Masayuki Oginuma, Yukiko Harima, Oscar A Tarazona, Margarete Diaz-Cuadros, Arthur Michaut, Tohru Ishitani, Fengzhu Xiong, Olivier Pourqui
    • Journal Title

      Nature

      Volume: 584 Issue: 7819 Pages: 98-101

    • DOI

      10.1038/s41586-020-2428-0

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Pathogenesis of CDK8-associated disorder: two patients with novel CDK8 variants and in vitro and in vivo functional analyses of the variants2020

    • Author(s)
      Tomoko Uehara, Kota Abe, Masayuki Oginuma, Shizuka Ishitani, Hiroshi Yoshihashi, Nobuhiko Okamoto, Toshiki Takenouchi, Kenjiro Kosaki, Tohru Ishitani
    • Journal Title

      Scientific reports

      Volume: 10 Issue: 1 Pages: 1-7

    • DOI

      10.1038/s41598-020-74642-4

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] プログラムされた細胞内酸性化(Programmed Cell Acidification)2022

    • Author(s)
      荻沼政之
    • Organizer
      第4回冬眠休眠研究会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] ~代謝の視点から生物が造られる神秘に迫る~ 胚発生におけるエネルギー代謝経路の役割は 単純なエネルギー制御だけではない!2021

    • Author(s)
      荻沼政之
    • Organizer
      第61回 生命科学夏の学校
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 生命活動休止システム「休眠」の分子基盤と意義の解明2021

    • Author(s)
      荻沼政之, 西田萌那, 石谷太
    • Organizer
      第 94 回日本生化学会大会、シンポジウム、人生100年時代の「老い」を考える
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 生命活動休止システム「休眠」の分子基盤と意義の解明2021

    • Author(s)
      荻沼政之
    • Organizer
      モデル生物代謝研究会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] プログラムされた細胞内酸性化(Programmed Cell Acidification)2021

    • Author(s)
      荻沼政之 、西田萌那 、石谷太
    • Organizer
      生理研研究会 極限環境適応 2021
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 生命活動休止システム「休眠」の分子基盤と意義の解明2021

    • Author(s)
      荻沼 政之、西田 萌那、小神野 翔平、阿部 耕太、茂木 千尋、Devatiarov Ruslan、 …
    • Organizer
      第44回 日本分子生物学会年会
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      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 細胞内pH:脊椎動物の発生現象を制御する新規因子2020

    • Author(s)
      荻沼 政之
    • Organizer
      第93回日本生化学会大会
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      2020 Research-status Report
  • [Presentation] Metabolite: A novel player controls embryonic development2020

    • Author(s)
      Masayuki Oginuma
    • Organizer
      JSDB Online Trial Meeting 2020
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      2020 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Molecular basis underlying “Diapause”, the systems suspending vital activities2020

    • Author(s)
      Masayuki Oginuma
    • Organizer
      第3回 ExCELLSシンポジウム
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      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 生命活動休止システム「休眠」の分子基盤と意義の解明2019

    • Author(s)
      荻沼 政之
    • Organizer
      第42回日本分子生物学会年会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 生命活動休止システム「休眠」の分子基盤と意義の解明2019

    • Author(s)
      荻沼 政之
    • Organizer
      第2回ExCELLSシンポジウム
    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 生命活動休止システム「休眠」の分子基盤と意義の解明2019

    • Author(s)
      荻沼 政之
    • Organizer
      第 3 回 冬眠休眠研究会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Book] 実験医学(カレントトピックス)2020

    • Author(s)
      荻沼 政之
    • Total Pages
      4
    • Publisher
      羊土社
    • Related Report
      2020 Research-status Report

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

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