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Clarification of a novel calcium signaling pathway that suppresses obesity

Research Project

Project/Area Number 22K06834
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 48020:Physiology-related
Research InstitutionWakayama Medical University

Principal Investigator

西谷 友重  和歌山県立医科大学, 医学部, 教授 (50393244)

Project Period (FY) 2022-04-01 – 2025-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Keywordsカルシウムシグナル / 肥満 / エネルギー代謝 / 運動療法 / カルシウム
Outline of Research at the Start

近年、細胞内Ca2+シグナルと肥満調節との関連が示唆されている。申請者らは、細胞内Ca2+センサーNCS-1の全身欠損(KO)マウスの解析から、KOマウスが顕著な肥満に陥ること、その原因として全身エネルギー代謝が低下していること、抗肥満分子レプチンの下流にある可能性も浮上している。しかし、NCS-1によるエネルギー代謝調節機構およびCa2+シグナルとの関連、レプチンとの関係については全く不明である。本研究では、野生型、KOマウスを比較して、全身代謝、Ca2+シグナルに相違が認められるか、NCS-1の標的因子を含めた関連シグナルに関し、生化学的・生理学的解析により明らかにする。

Outline of Annual Research Achievements

肥満は心筋梗塞や脳卒中など命にも関わる疾患の原因となり得るため、制御機構の解明は必須である。近年、細胞内Ca2+シグナルと肥満調節との関連が示唆されている。申請者らは、細胞内Ca2+シグナル調節因子であるNCS-1(Neuronal Ca2+ Sensor-1)の全身欠損(KO)マウスの解析から、①KOマウスが顕著な肥満に陥ること、②その原因として、ミトコンドリア機能不全を伴う全身エネルギー代謝が低下していること、③NCS-1が褐色脂肪組織及び白色脂肪組織にも発現していることを見出している。しかし、、NCS-1によるエネルギー代謝調節機構とCa2+シグナルとの関連、褐色、白色脂肪におけるNCS-1の肥満制御における役割と標的因子、さらに治療法については全く不明である。本研究の目的は、エネルギー代謝調節に関わるNCS-1の標的分子同定を含め、Ca2+シグナルとの関連を解析し、NCS-1を介する新規肥満抑制経路および治療法を明らかにすることである。
これまでの研究で、NCS-1を介したエネルギー代謝関連シグナルを褐色及び白色脂肪組織で明らかにするため、NCS-1欠損(KO)および野生型(WT)マウスの両脂肪組織を用いて網羅的な生化学的解析を行い、どの代謝産物が増減しているか明らかにした。また細胞内
Ca2+に関連する各種代謝シグナルに関し、リン酸化の程度や発現量などをWestern blotで確認し、関連シグナルが明らかになりつつある。
有酸素運動の効果を検討し、KOマウスでも運動療法により肥満が軽減することを明らかにした。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

昨年度までにNCS-1が褐色及び白色脂肪組織に発現していることを明らかにし、本年度はこれら組織を用いて、KOマウスでどのような代謝産物が増減しているか、メタボローム解析を用いて明らかにした。また、Ca2+シグナルとの関連を解析したところ、褐色脂肪組織におけるCa2+依存性ミトコンドリア生合成シグナルにNCS-1が関与していることを明らかにした。さらに、有酸素運動によって、NCS-1欠損による肥満が解消されることを見出した。これは運動が、ミトコンドリア生合成を上昇させることに起因すると考えられる。

Strategy for Future Research Activity

NCS-1は脳神経系をはじめとした様々な臓器に発現していることから、部位特異的な役割がわかりにくい。これを解決するため、現在、部位特異的KOマウスのもととなるFloxマウスを作製中である。今後は、褐色脂肪組織や脳、心臓などにそれぞれ特異的に発現するCreマウスと掛け合わせ、NCS-1の臓器特異的な役割を明らかにしていきたい。

Report

(2 results)
  • 2023 Research-status Report
  • 2022 Research-status Report
  • Research Products

    (28 results)

All 2024 2023 2022

All Journal Article (3 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 2 results) Presentation (25 results) (of which Int'l Joint Research: 5 results,  Invited: 2 results)

  • [Journal Article] Direct toxicity of cigarette smoke extract on cardiac function mediated by mitochondrial dysfunction in Sprague-Dawley rat ventricular myocytes and human induced pluripotent stem cell-derived cardiomyocytes2024

    • Author(s)
      Matsumura Sakiko、Yasuda Jumpei、Notomi Takuya、Suzuki Yoshihiro、Chen I-Shan、Murakami Daichi、Hotomi Muneki、Nakamura Tomoe Y.
    • Journal Title

      PLOS ONE

      Volume: 19 Issue: 1 Pages: e0295737-e0295737

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0295737

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Licorice metabolite 18β‐glycyrrhetinic acid activates G protein‐gated inwardly rectifying K<sup>+</sup> channels2023

    • Author(s)
      Chen I‐Shan、Yasuda Jumpei、Notomi Takuya、Nakamura Tomoe Y.
    • Journal Title

      British Journal of Pharmacology

      Volume: 181 Issue: 3 Pages: 447-463

    • DOI

      10.1111/bph.16228

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] CL-705G: a novel chemical Kir6.2-specific KATP channel opener2023

    • Author(s)
      Gando Ivan、Becerra Flores Manuel、Chen I.-Shan、Yang Hua-Qian、Nakamura Tomoe Y.、Cardozo Timothy J.、Coetzee William A.
    • Journal Title

      Frontiers in Pharmacology

      Volume: 14 Pages: 1197257-1197257

    • DOI

      10.3389/fphar.2023.1197257

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] Various Ca2+ binding proteins regulating cardiac hypertrophy: similar in structure but different in function.2024

    • Author(s)
      Tomoe Y. Nakamura-Nishitani.
    • Organizer
      第101回 日本生理学会大会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] Analysis of the diversity of prokaryotic calcium channels and its calcium-selectivity determinants2024

    • Author(s)
      Yuki Maeda, Tomoe Y. Nakamura-Nishitani, Katsumasa Irie
    • Organizer
      第101回 日本生理学会大会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] Subunit-specific inhibition of GIRK channel activity by a steroid alkaloid conessine and its region of action2024

    • Author(s)
      Misaki Yoshimasu, Ayaki Tsuda, I-Shan Chen, Tomoe Y. Nakamura-Nishitani
    • Organizer
      第101回 日本生理学会大会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] Identification of novel drugs targeting GIRK channel and the modulatory mechanism of drug action2024

    • Author(s)
      I-Shan Chen, Jumpei Yasuda, Yoshihiro Kubo, Tomoe Y. Nakamura-Nishitani
    • Organizer
      第101回 日本生理学会大会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] タバコ煙抽出物(CSE)は、ラットおよびヒトiPSC由来心筋細胞において細胞内Ca2+動態異常とミトコンドリア機能障害を介して、収縮・拍動障害および細胞死を誘導する2024

    • Author(s)
      安田純平、松村早季子,納富拓也,陳以珊,西谷(中村)友重
    • Organizer
      第144回日本薬理学会近畿部会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] 紙巻きタバコおよび加熱式タバコのタバコ煙抽出液(CSE)がラット心筋細胞の収縮機能に及ぼす直接的影響およびその作用機序の比較検討2024

    • Author(s)
      安田純平、納富拓也、堀之内孝弘、西谷(中村)友重
    • Organizer
      第6回日本獣医薬理学・毒性学会春季研究会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] Cigarette smoke extract (CSE) directly induces cardiomyocyte dysfunction in rat and human iPS-derived cardiomyocytes thorough abnormal intracellular Ca2+ dynamics and mitochondrial dysfunction.2023

    • Author(s)
      安田純平、松村早季子,納富拓也,陳以珊,西谷(中村)友重
    • Organizer
      第97回日本薬理学会年会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] タバコ煙抽出液(CSE)のラット及びヒトiPS由来心筋細胞に及ぼす直接的影響と作用機序2023

    • Author(s)
      安田純平、松村早季子,納富拓也,陳以珊,堀之内孝広,西谷(中村)友重
    • Organizer
      第115回近畿生理学談話会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] The analysis of lithium permeation mechanisms of prokaryotic sodium channel2023

    • Author(s)
      Yuki Maeda, Tomoe Nakamura-Nishitani, Katsumasa Irie
    • Organizer
      The 10th Federation of the Asian and Ocecanian Physiological Societies Congress (FAOPS2023)
    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Effects of licorice ingredients on GIRK channel activity and atrial function2023

    • Author(s)
      I-Shan Chen, Jumpei Yasuda, Tomoe Y. Nakamura-Nishitani
    • Organizer
      The 10th Federation of the Asian and Ocecanian Physiological Societies Congress (FAOPS2023)
    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] ヒト脂肪由来幹細胞培養上清はラットおよびヒト培養心筋細胞における酸化ストレス誘導性拍動障害を防御する2023

    • Author(s)
      安田純平、納冨拓也、海谷啓之、井田隆徳、西谷(中村)友重
    • Organizer
      第166回日本獣医学会学術集会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] Regulation of mitochondrial function by an intracellular Ca2+ sensor is critical for myocardial stress-tolerance and systemic energy metabolism2023

    • Author(s)
      Tomoe Y. Nakamura-Nishitani
    • Organizer
      第100回日本生理学会大会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] Protective effect of the conditioned medium from human adipose-derived stem cell culture on oxidative stress-induced cytotoxicity in primary cultured rat cardiomyocytes and human iPS cell-derived cardiomyocytes2023

    • Author(s)
      納富拓也、安田純平、陳以珊、松尾良信、辻村貴弘、海谷啓之、西谷友重
    • Organizer
      第100回日本生理学会大会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] A Novel Kir-specific KATP channel Opener2023

    • Author(s)
      Manuel Becerra Flores, I-Shan Chen, Hua-Qian Yang, Show-Ling Shyng, Tomoe Y. Nakamura, Timothy J. Cardozo, William A. Coetzee,
    • Organizer
      67th Biophysical Society Annual Meeting (BPS 2023)
    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Effects of cigarette smoke extracts (combusted and heated tobacco) on rat and human iPS cell-derived cardiomyocytes.2023

    • Author(s)
      Jumpei Yasuda, Sakiko Matsumura,Takuya Notomi, I-Shan Chen, Takahiro Horinouchi, Tomoe Y. Nakamura
    • Organizer
      67th Biophysical Society Annual Meeting (BPS 2023)
    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] ラット心筋細胞の自動拍動数と収縮機能および細胞内カルシウム動態に及ぼす従来式および加熱式タバコのタバコ煙抽出液の影響の比較検討2023

    • Author(s)
      安田純平、松村早季子,堀之内孝広,西谷(中村)友重
    • Organizer
      第32回日本循環薬理学会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] GIRKチャネルとその疾患関連変異体への新規作用薬の同定2022

    • Author(s)
      陳以珊, 西谷友重
    • Organizer
      第95回日本薬理学会大会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] タバコ煙抽出液が成熟および新生子心筋細胞の収縮、自動拍動および細胞内Ca2+動態に及ぼす影響2022

    • Author(s)
      安田純平, 松村早季子, 石村洋輝, 長洲弘真, 西谷(中村)友重
    • Organizer
      第95回日本薬理学会大会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 細胞内Ca2+調節因子NCS-1の興奮性組織における多彩な生理機能2022

    • Author(s)
      西谷(中村)友重
    • Organizer
      第99回日本生理学会大会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] A novel regulatory mechanism of energy metabolism mediated by a calcium sensor protein2022

    • Author(s)
      Tomoe Y, Nakamura-Nishitani, Shu Nakao, Shigeo Wakabayashi
    • Organizer
      The 39th Congress of the International Union of Physiological Sciences (IUPS)
    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 種々のタバコ煙抽出液がラット心室筋細胞の収縮機能、自動拍動数および細胞内Ca2+動態に及ぼす影響の検討:紙巻きタバコおよび加熱式タバコ煙の比較2022

    • Author(s)
      安田 純平, 松村 早季子, 陳 以珊, 納冨 拓也, 堀之内, 孝広, 西谷(中村) 友重
    • Organizer
      第165回日本獣医学会学術集会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] ラットおよびヒトiPS細胞由来心筋細胞に対するタバコ煙抽出液(従来式および加熱式タバコ)の影響2022

    • Author(s)
      安田純平, 松村早季子, 納富拓也, 陳以珊, 堀之内孝広, 西谷(中村)友重
    • Organizer
      2022年度生理研心血管研究会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 新規GIRKチャネル作用薬の発見と作用機序作用機序の解明2022

    • Author(s)
      陳以珊, 西谷(中村)友重
    • Organizer
      第114回近畿生理学談話会
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      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 甘草の主成分グリチルリチン酸とその代謝産物によるGIRKチャネル活性への影響2022

    • Author(s)
      陳以珊, 西谷(中村)友重
    • Organizer
      第96回日本薬理学会年会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 紙巻きタバコおよび加熱式タバコのタバコ煙抽出液がラット心室筋細胞の収縮機能、自動拍動数および細胞内Ca2+動態に及ぼす影響の比較検討2022

    • Author(s)
      安田純平, 松村早季子, 堀之内隆弘, 西谷(中村)友重
    • Organizer
      第96回日本薬理学会年会
    • Related Report
      2022 Research-status Report

URL: 

Published: 2022-04-19   Modified: 2024-12-25  

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