高精度寿命予測と単一線虫マルチオミクスによる線虫の寿命個体差が生じる分子機構解析

• Project/Area Number: 21K14784
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 38030:Applied biochemistry-related
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 油屋 駿介 九州大学, 生体防御医学研究所, 学術研究員 (10846447)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Project Status: Discontinued (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2023: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000); Fiscal Year 2022: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2021: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
• Keywords: マルチオミクス解析 / プロテオミクス / C. elegans / Caenorhabditis elegans / 寿命 / Aging / 線虫C. elegans / 代謝適応

Outline of Research at the Start

線虫C. elegansは寿命研究のモデル生物であり、これまで寿命に関わる重要な遺伝子や環境要因が多く決定されてきた。一方、線虫では遺伝型や環境が全く同一であっても寿命は個体間で20日程度異なる。しかし、このような個体間での寿命の差を引き起こす要因は明らかになっていない。本研究では、線虫の寿命予測と単一線虫マルチオミクス解析を組み合わせることで、同一環境・同一遺伝型の線虫において寿命の差異が起きる分子メカニズムを解明することを目指す。

Outline of Annual Research Achievements

本研究では単一線虫マルチオミクス解析と行動解析に基づく寿命予測を組み合わせて、同一環境・同一遺伝型線虫で寿命の差異が起きる分子メカニズムを明らかにすることを目指す。本年度は (1) 単一線虫のマルチオミクスサンプル調製法の構築 (2) 単一線虫の経時的マルチオミクス解析による加齢機構の解析 (3)表現型情報を取得するための顕微鏡システムの構築 を行った。
(1) 単一線虫のマルチオミクスサンプル調製法の構築：前年度に引き続き、サンプル調製溶媒の微量化を行うことで単一線虫のマルチオミクスサンプル調製法を構築した。脂質分析時の懸濁溶媒を変更することで、従来より中性脂質をよりよいピーク形状で保持できるようになった。
(2) 単一線虫の経時的マルチオミクス解析による加齢機構の解析：単一線虫を加齢に従って経時的にサンプリングし、マルチオミクス解析を行うことで単一線虫から既知の加齢に関する分子群が検出できるかを確認した。加齢に伴い、代謝・発現タンパク質のプロファイルは大きく変動しており、加齢の影響をマルチオミクス解析でとらえられることが示された。また、寿命の後半には個体間の差がより大きくなっており、寿命後半の個体を多数分析することで、加齢プロセスをpseudotimeで解析できることが示唆された。
(3) 表現型情報を取得するための顕微鏡システムの構築：3Dプリンターとラズベリーパイを用いてより簡便・長期間に安定してデータを取得するための観察システムのための試作品を作成した。

Research Products

• [Journal Article] Produced β-hydroxybutyrate after β-hydroxy-β-methylbutyrate (HMB) administration may contribute HMB function in mice. (2021)
  • Author(s): Ikeda K#, Takahashi M#, Aburaya S, Harada D, Ikeda M, Kitagawa Y, Soma Y, Izumi Y, Bamba T, Furuse M*.
  • Journal Title: Biochem. Biophys. Rep. Volume: 27 Pages: 101097-101097
  • DOI: 10.1016/j.bbrep.2021.101097
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Porphyromonas gingivalis induces entero-hepatic metabolic derangements with alteration of gut microbiota in a type 2 diabetes mouse model. (2021)
  • Author(s): Kashiwagi Y#, Aburaya S#, Sugiyama N#, Narukawa Y, Sakamoto Y, Takahashi M, Uemura H, Yamashita R, Tominaga S, Hayashi S, Nozaki T, Yamada S, Izumi Y, Kashiwagi A, Bamba T, Ishihama Y, Murakami S*.
  • Journal Title: Sci. Rep. Volume: 11(1) Issue: 1 Pages: 18398-18398
  • DOI: 10.1038/s41598-021-97868-2
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Peptide barcoding for one-pot evaluation of sequence?function relationships of nanobodies (2021)
  • Author(s): Matsuzaki Yusei、Aoki Wataru、Miyazaki Takumi、Aburaya Shunsuke、Ohtani Yuta、Kajiwara Kaho、Koike Naoki、Minakuchi Hiroyoshi、Miura Natsuko、Kadonosono Tetsuya、Ueda Mitsuyoshi
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 11 Issue: 1 Pages: 21516-21516
  • DOI: 10.1038/s41598-021-01019-6
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] 線虫Caenorhabditis elegansの神経細胞種特異的なプロテオミクス解析 (2021)
  • Author(s): 油屋 駿介, 山内 悠至, 馬場 健史, 植田 充美, 青木 航
  • Organizer: 第73回 日本生物工学会大会