アセチル化修飾によるmTORシグナルの陰陽制御機構と老化制御

Research Project

Project/Area Number	19K11726
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Allocation Type	Multi-year Fund
Section	一般
Review Section	Basic Section 59040:Nutrition science and health science-related
Research Institution	Teikyo University
Principal Investigator	安田邦彦帝京大学, 公私立大学の部局等, 教授 (50278446)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	大山恭司東京医科大学, 医学部, 准教授 (00255423)
Project Period (FY)	2019-04-01 – 2024-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help	¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000) Fiscal Year 2021: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000) Fiscal Year 2020: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000) Fiscal Year 2019: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Keywords	インスリンシグナル / mTORシグナル / アセチル化修飾 / 細胞老化 / NGS解析 / エイコサノイド / Mdm20 / HDAC6 / マイクロRNA / 精子形成 / 老化 / オートファジー / 分子シャペロン / Akt/PKB / アセチル化 / シャペロン介在性オートファジー / 健康長寿 / 老化シグナル / mTOR / タンパク質の品質管理
Outline of Research at the Start	最近健康寿命を延ばすためにはインスリンシグナル系がその中心シグナルであることが明らかにされつつあるが、その詳細な制御機構については未だ不明な点も多く残されている。中でもインスリンシグナル系の下流で作用するAktを中心とした活性制御にはmTORC1およびmTORC2と共にmTORを含む2種類の複合体が深く関与している。しかしながら、その活性制御の詳細な分子機構は明らかになっておらず、本研究では細胞質に存在するアセチル化修飾関連酵素が2種類のmTOR複合体の活性制御を行い、さらに抗老化作用だけでなく生活習慣病や神経変性疾患などにも影響を及ぼすことを培養細胞や実験動物を用いて検証を行う。
Outline of Annual Research Achievements	我が国は高齢化に伴い糖尿病といった生活習慣病やアルツハイマー病などの罹患率の増加が大きな社会問題となっている。この問題解決として健康長寿の延伸及び生活の向上を目指す必要があり、そのためには老化のメカニズムの解明が必須となる。これまでの研究でカロリー制限による抗老化作用及び寿命延伸作用として、インスリンを起点としたAkt-mTORシグナル系、さらに長寿遺伝子と呼ばれるサーチュインによる制御、加えて細胞老化（老化細胞から分泌されるSASP（細胞老化関連分泌物質）による慢性炎症が加齢性疾患の増悪化）の３つの主要な経路の関与が明らかになってきた。本研究はmTORシグナルの新規制御因子としてアセチル化修飾関連分子として脱アセチル化酵素であるHDAC6（mTOR抑制因子）及びアセチル化酵素関連分子であるMdm20（mTOR活性化因子））を見出したことから、これら分子によるmTORシグナル系制御の詳細な分子機構および老化に対する効果を明らかにすることを目的にしている。昨年度はアセチル化修飾による細胞老化に対する影響について検証した結果、Mdm20が新たに細胞老化を誘発するSASP因子の抑制因子の下流に位置することを明らかにした。本年度はMdm20がmTORシグナルだけでなく細胞老化も含めた生体老化全体に対する影響について網羅的に解析を行った。Mdm20発現抑制細胞を用いてNGS解析を行い、遺伝子発現パターンの変化について検証した。その結果、炎症時に増加するエイコサノイドの生合成系の遺伝子発現パターンに違いが認められた。細胞老化では慢性炎症を誘発することからMdm20が細胞老化にも密接に関わっていることを示唆している。今後は培養細胞レベルでエイコサノイド生合成や脂質代謝に対する作用点を明らかにし、さらに個体レベルでの影響についても遺伝子改変マウスを用いて検証する予定である。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason ここ数年のコロナ禍の影響で共同研究先との研究交流に制限があり予定していた研究が進まなかったが、本年度は研究計画を一部変更し、各施設間を頻繁に往来しなくてもよい研究を新たに組み直した。NGS解析を受託依頼するなど老化という生命現象に対して網羅的に検証し、データサイエンスを中心とした研究を実施した。
Strategy for Future Research Activity	2022年度ではMdm20発現抑制培養細胞での遺伝子発現パターンの変化について次世代シークエンスを用いて網羅的な解析を行った。その結果として、老化を促進する要因の一つである慢性炎症に関わるエイコサノイドの生合成系に変化があることが見出された。今後は実際にMdm20がエイコサノイド生合成系にどのように関与しているのか、そのメカニズムについて詳細に解析を行い、細胞老化に対する影響について明らかにする。また老化という生命現象に対する効果を検証するためには個体モデルが必須であり、現在、本研究計画と並行してMdm20のコンディショナルノックアウトマウスを作成しており、培養細胞から得た結果をもとに個体モデルにおける研究へ随時移行していく予定である。