野性鳥類における新規脳因子による渡り行動・脂肪蓄積機構の解明

• Project/Area Number: 20KK0161
• Research Category: Fund for the Promotion of Joint International Research (Fostering Joint International Research (B))
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 44:Biology at cellular to organismal levels, and related fields
• Research Institution: Hiroshima University
• Principal Investigator: 浮穴 和義 広島大学, 統合生命科学研究科(総), 教授 (10304370)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 福村 圭介 広島大学, 統合生命科学研究科(総), 助教 (10880049) ; 岩越 栄子 広島大学, 統合生命科学研究科(総), 研究員 (50311296) ; 森下 雅大 広島大学, 統合生命科学研究科(総), 助教 (10909063)
• Project Period (FY): 2020-10-27 – 2025-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2021)
• Budget Amount: ¥18,590,000 (Direct Cost: ¥14,300,000、Indirect Cost: ¥4,290,000); Fiscal Year 2024: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000); Fiscal Year 2023: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000); Fiscal Year 2022: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000); Fiscal Year 2021: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000); Fiscal Year 2020: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000)
• Keywords: 野性鳥類 / 新規脳因子 / 脂肪蓄積 / 渡り行動 / 寒冷刺激

Outline of Research at the Start

本研究では、野性鳥類の渡り行動前の過剰な脂肪蓄積に研究代表者が発見した新規脳因子NPGLが関与しているという作業仮説を立て、これを検討することを目的としている。そのために、まず、渡り鳥にNPGLが存在することを示す。次に、NPGL遺伝子発現が季節変動を示すのか、さらに、季節変動を示す場合には日長や温度変化などの発現制御因子を特定する。最後に、実際に渡り鳥においてNPGLが脂肪蓄積及び渡り行動の誘導作用を示すかどうかを解析する。

Outline of Annual Research Achievements

研究代表者はこれまで、鳥類のニワトリ、哺乳類のラットやマウスの視床下部から、新規の視床下部分泌性因子neurosecretory protein GL（NPGL）を発見し、機能解析を進めてきた。その結果、NPGLはde novo脂肪合成を介して白色脂肪組織での脂肪蓄積を促す作用を有することを見出している。この脂肪蓄積の生理学的意義を解明するために、渡り鳥に着目した。渡り鳥は、渡り行動前に大量の脂肪を蓄積し、元の体重の2倍にも達する種も存在するため、NPGLが渡り行動のエネルギー源となる脂肪蓄積に関与していると予想している。本研究では米国カリフォルニア州とアラスカ州を往復する渡り鳥を用い、渡り前後のNPGL発現及
び合成量、脂肪蓄積を行っていない時期でのNPGL投与による脂肪蓄積作用を解析することを目的としている。本研究は海外へ直接出向き現地の野性鳥類を研究対象として用いる以外には実行できないため、国際共同研究が必要不可欠である。
本年度も昨年度に引き続き新型新型コロナウイルスの影響により、実際に渡米しての研究は不可能であり、国内での研究活動に限られた。そのため、渡り行動を引き起こすキー因子として低温への環境変化に着目して研究を行った。ヒトでも冬季の寒冷環境に備えるために脂肪蓄積が生じることから、渡り行動を寒冷応答として捉え、鳥類も含めて他の動物種でも寒冷刺激に応じたNPGLの発現変動を解析した。哺乳類のマウスとラットを用い、低温曝露した際にNPGLのmRNA発現が変動するかどうかを解析した。その結果、マウスではNPGLのmRNA発現に変化は認められなかったが、過食に伴う体重維持が生じていた。一方、ラットでは体重減少が認められ、NPGL mRNA発現が増加することを見出した。このことから、寒冷・脂肪蓄積の減少時にNPGL mRNA発現が上昇することが示された。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

新型コロナウイルス拡大により渡米が不可能であったため。

Strategy for Future Research Activity

新型コロナウイルスの感染拡大が収束すれば、渡米を行い、野性鳥類を用いた解析を進めたい。不可能な場合、今後も国内で解析可能な研究を積極的に進める。

Research Products

• [Journal Article] Hypothalamic Overexpression of Neurosecretory Protein GL Leads to Obesity in Male C57BL/6J Mice (2022)
  • Author(s): Narimatsu Yuki、Iwakoshi-Ukena Eiko、Fukumura Keisuke、Shikano Kenshiro、Furumitsu Megumi、Morishita Masahiro、Bentley George E.、Kriegsfeld Lance J.、Ukena Kazuyoshi
  • Journal Title: Neuroendocrinology Volume: －
  • DOI: 10.1159/000518969
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Advancing reproductive neuroendocrinology through research on the regulation of GnIH and on its diverse actions on reproductive physiology and behavior (2022)
  • Author(s): Tsutsui Kazuyoshi、Ubuka Takayoshi、Ukena Kazuyoshi
  • Journal Title: Frontiers in Neuroendocrinology Volume: 64 Pages: 100955-100955
  • DOI: 10.1016/j.yfrne.2021.100955
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Immunohistochemical Analysis of Neurotransmitters in Neurosecretory Protein GL-Producing Neurons of the Mouse Hypothalamus (2022)
  • Author(s): Naito Mana、Iwakoshi-Ukena Eiko、Moriwaki Shogo、Narimatsu Yuki、Kato Masaki、Furumitsu Megumi、Miyamoto Yuta、Esumi Shigeyuki、Ukena Kazuyoshi
  • Journal Title: Biomedicines Volume: 10 Pages: 454-454
  • DOI: 10.3390/biomedicines10020454
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Neurosecretory Protein GL Accelerates Liver Steatosis in Mice Fed Medium-Fat/Medium-Fructose Diet (2022)
  • Author(s): Narimatsu Yuki、Iwakoshi-Ukena Eiko、Naito Mana、Moriwaki Shogo、Furumitsu Megumi、Ukena Kazuyoshi
  • Journal Title: International Journal of Molecular Sciences Volume: 23 Pages: 2071-2071
  • DOI: 10.3390/ijms23042071
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Effect of Stressors on the mRNA Expressions of Neurosecretory Protein GL and Neurosecretory Protein GM in Chicks (2022)
  • Author(s): Kato Masaki、Iwakoshi-Ukena Eiko、Narimatsu Yuki、Furumitsu Megumi、Ukena Kazuyoshi
  • Journal Title: Frontiers in Physiology Volume: 13 Pages: 860912-860912
  • DOI: 10.3389/fphys.2022.860912
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Effects of Irregular Feeding on the Daily Fluctuations in mRNA Expression of the Neurosecretory Protein GL and Neurosecretory Protein GM Genes in the Mouse Hypothalamus (2021)
  • Author(s): Kadota Atsuki、Iwakoshi-Ukena Eiko、Fukumura Keisuke、Shikano Kenshiro、Narimatsu Yuki、Furumitsu Megumi、Ukena Kazuyoshi
  • Journal Title: International Journal of Molecular Sciences Volume: 22 Pages: 2109-2109
  • DOI: 10.3390/ijms22042109
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Adrenomedullin 2 and 5 activate the calcitonin receptor-like receptor (clr) – Receptor activity-modifying protein 3 (ramp3) receptor complex in Xenopus tropicalis (2021)
  • Author(s): Ogoshi M, Takahashi M, Aoyagi K, Ukena K, Aizawa S, Takeuchi H, Takahashi S, Takeuchi S.
  • Journal Title: General and Comparative Endocrinology Volume: 306 Pages: 113752-113752
  • DOI: 10.1016/j.ygcen.2021.113752
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Effects of neurosecretory protein GL on food intake and fat accumulation under different dietary nutrient compositions in rats (2021)
  • Author(s): Fukumura Keisuke、Shikano Kenshiro、Narimatsu Yuaki、Iwakoshi-Ukena Eiko、Furumitsu Megumi、Naito Mana、Ukena Kazuyoshi
  • Journal Title: Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry Volume: zbab064 Pages: 1514-1520
  • DOI: 10.1093/bbb/zbab064
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Effects of Overexpression of Neurosecretory Protein GL-Precursor Gene on Glucose Homeostasis and Insulin Sensitivity in Mice (2021)
  • Author(s): Fukumura Keisuke、Narimatsu Yuki、Moriwaki Shogo、Iwakoshi-Ukena Eiko、Furumitsu Megumi、Ukena Kazuyoshi
  • Journal Title: International Journal of Molecular Sciences Volume: 22 Pages: 4681-4681
  • DOI: 10.3390/ijms22094681
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Subcutaneous infusion of neurosecretory protein GL promotes fat accumulation in mice (2021)
  • Author(s): Narimatsu Yuki、Fukumura Keisuke、Iwakoshi-Ukena Eiko、Mimura Ayaka、Furumitsu Megumi、Ukena Kazuyoshi
  • Journal Title: Heliyon Volume: 7
  • DOI: 10.1016/j.heliyon.2021.e07502
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Overexpression of the Gene Encoding Neurosecretory Protein GL Precursor Prevents Excessive Fat Accumulation in the Adipose Tissue of Mice Fed a Long-Term High-Fat Diet (2021)
  • Author(s): Fukumura Keisuke、Narimatsu Yuki、Moriwaki Shogo、Iwakoshi-Ukena Eiko、Furumitsu Megumi、Ukena Kazuyoshi
  • Journal Title: Molecules Volume: 26 Pages: 6006-6006
  • DOI: 10.3390/molecules26196006
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] A Novel Hypothalamic Factor, Neurosecretory Protein GM, Causes Fat Deposition in Chicks (2021)
  • Author(s): Kato Masaki、Iwakoshi-Ukena Eiko、Furumitsu Megumi、Ukena Kazuyoshi
  • Journal Title: Frontiers in Physiology Volume: 12 Pages: 747473-747473
  • DOI: 10.3389/fphys.2021.747473
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Effects of Chronic Intracerebroventricular Infusion of RFamide-Related Peptide-3 on Energy Metabolism in Male Mice (2020)
  • Author(s): Moriwaki Shogo、Narimatsu Yuki、Fukumura Keisuke、Iwakoshi-Ukena Eiko、Furumitsu Megumi、Ukena Kazuyoshi
  • Journal Title: International Journal of Molecular Sciences Volume: 21 Pages: 8606-8606
  • DOI: 10.3390/ijms21228606
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] 新規神経分泌因子の発見とその機能 (2021)
  • Author(s): 浮穴和義
  • 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
  • Invited
• [Presentation] 視床下部分泌性小タンパク質の脂肪蓄積作用 (2020)
  • Author(s): 福村圭介、成松勇樹、鹿野健史朗、齋藤鷹也、近藤邦裕、 古満芽久美、岩越栄子、浮穴和義
  • Organizer: 第5回食欲・食嗜好の分子・神経基盤研究会