リボソームへのアプローチに基づく、新規のレジスタンストレーニング効率化手段の開発

• Project/Area Number: 20J01233
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Review Section: Basic Section 59020:Sports sciences-related
• Research Institution: Ritsumeikan University
• Principal Investigator: 竹垣 淳也 立命館大学, 立命館大学総合科学技術研究機構, 特別研究員(PD) (10824055)
• Project Period (FY): 2020-04-24 – 2023-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2022)
• Budget Amount: ¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000); Fiscal Year 2022: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000); Fiscal Year 2021: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000); Fiscal Year 2020: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
• Keywords: レジスタンス運動 / リボソーム / 筋タンパク質合成 / 翻訳容量 / 翻訳効率 / 重水 / レジスタンストレーニング / 骨格筋

Outline of Research at the Start

骨格筋量は動作能力と密接に関係しており、その増加を導く筋力トレーニングの効率化手段が広く求められている。トレーニングによる筋量増加は、運動によるリボソーム活性化を通じた筋細胞の活発なタンパク質合成の累積によって生じる。そこで、予めリボソーム量を増加させておくことで、トレーニングによる筋量増大効果が飛躍的に向上する可能性が考えられる。本研究では、リボソーム量の増大手段の確立及びその後のトレーニングにおける有効性の検証を行い、リボソームへのアプローチに基づく新たなトレーニング効率化手段を開発する。

Outline of Annual Research Achievements

レジスタンストレーニング（いわゆる筋力トレーニング）は筋量増加の手段として、スポーツ・リハビリテーションの現場で広く用いられている。単回のレジスタンス運動は、骨格筋における翻訳を活発化させ、筋タンパク質を蓄積させるが、本研究は、特に翻訳容量を規定するリボソームの量に着目し、運動効果を高めることを目指すものである。
第3年目では、第2年目に引き続き重水を用いた筋タンパク質合成の測定手法の習得に取り組んだ。前年度は、主に必須アミノ酸の摂取に伴う筋タンパク質合成を賦活したコンディションで、重水による新規合成タンパク質のラベリングを行い、筋タンパク質合成速度の測定を試みた。これに対して第3年目では、下肢ギプス固定モデルを活用し、筋タンパク質合成速度が低下したコンディションを作成し、同様に重水を用いて筋タンパク質合成速度の低下の検出について取り組んでいる。昨年と同様に、本サンプルに関してもイギリス・ノッティンガム大学と共同し、解析を進めている。
また、上記の遂行に加えて、ヒト生体を対象にリボソーム量の多寡が筋タンパク質合成に及ぼす影響についても検討を行った。健常な男子学生を対象に、1日おきにレジスタンス運動を3回実施させ、1週間の筋タンパク質合成がリボソーム量に応じて変化するか否かを検証した。サンプルとして取得した外側広筋に含まれる、リボソーム構成タンパク質の一つであるrpS6タンパク質発現量についてはこれまでに分析を完了し、筋タンパク質合成速度の測定についてはイギリス・ノッティンガム大学にて分析を進めている。これまでに外側広筋に含まれる重水素を取り込んだアラニンの含有率と、唾液サンプルを用いた重水エンリッチメントの分析は完了しており、現在は測定値から合成速度の算出を試みている。

Research Progress Status

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Relationship between protein intake and resistance training?induced muscle hypertrophy in middle-aged women: A pilot study (2022)
  • Author(s): Yasuda Jun、Murata Kao、Hasegawa Tsubasa、Yamamura Mana、Maeo Sumiaki、Takegaki Junya、Tottori Nobuaki、Yokokawa Takumi、Mori Risako、Arimitsu Takuma、Nishikori Shu、Fujita Satoshi
  • Journal Title: Nutrition Volume: 97 Pages: 111607-111607
  • DOI: 10.1016/j.nut.2022.111607
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Intramuscular injection of mesenchymal stem cells activates anabolic and catabolic systems in mouse skeletal muscle (2021)
  • Author(s): Takegaki Junya、Sase Kohei、Kono Yusuke、Nakano Daiki、Fujita Takuya、Konishi Satoshi、Fujita Satoshi
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 11 Issue: 1 Pages: 21224-21224
  • DOI: 10.1038/s41598-021-00627-6
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The distribution of eukaryotic initiation factor 4E after bouts of resistance exercise is altered by shortening of recovery periods (2020)
  • Author(s): Takegaki Junya、Ogasawara Riki、Kouzaki Karina、Fujita Satoshi、Nakazato Koichi、Ishii Naokata
  • Journal Title: The Journal of Physiological Sciences Volume: 70 Issue: 1 Pages: 54-54
  • DOI: 10.1186/s12576-020-00781-y
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] The Effect of Leucine-Enriched Essential Amino Acid Supplementation on Anabolic and Catabolic Signaling in Human Skeletal Muscle after Acute Resistance Exercise: A Randomized, Double-Blind, Placebo-Controlled, Parallel-Group Comparison Trial. (2020)
  • Author(s): Takegaki J, Sase K, Yasuda J, Shindo D, Kato H, Toyoda S, Yamada T, Shinohara Y, Fujita S.
  • Journal Title: Nutrients. Volume: 12 Issue: 8 Pages: 2421-2435
  • DOI: 10.3390/nu12082421
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] Effect of β-GPA on Mitochondrial Oxidative Phosphorylation after Muscle Contraction (2022)
  • Author(s): Naoki Fukao, Junya Takegaki, Koki Okumura, Satoshi Fujita
  • Organizer: 27th Conference on ECSS
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Changes in sarcolipin expression during the early phase of resistance training in rat skeletal muscle (2022)
  • Author(s): Koki Okumura, Junya Takegaki, Kohei Sase, Naoki Fukao, Satoshi Fujita
  • Organizer: 27th Conference on ECSS
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Effect of acute bout of resistance exercise in combination with leucine-enriched essential amino acids intake on the protein expression of vitamin D receptor in human skeletal muscle. (2020)
  • Author(s): Risako Mori, Junya Takegaki, Kohei Sase, Jun Yasuda, Yasushi Shinohara, Satoshi Fujita.
  • Organizer: Integrative Physiology of Exercise 2020 Conference
  • Int'l Joint Research