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Elucidation of new adipocyte functions controlled by sulfur respiration

Research Project

Project/Area Number 22K11796
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 59040:Nutrition science and health science-related
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

海野 雄加  東北大学, 医学系研究科, 助教 (30433212)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 赤池 孝章  東北大学, 医学系研究科, 教授 (20231798)
Project Period (FY) 2022-04-01 – 2025-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Keywords脂肪細胞 / 脂肪滴 / 超イオウ分子 / 硫黄メタボローム / 一酸化窒素合成酵素 / 脂質過酸化 / ケミカルバイオロジー / 酸化ストレス / 中性脂肪 / 超硫黄分子 / 肥満 / 糖尿病
Outline of Research at the Start

応募者らは、ミトコンドリア呼吸鎖に共役して、硫黄代謝物を利用してエネルギーを作り出すエネルギー産生系(硫黄呼吸)を見出し報告している。硫黄呼吸は嫌気的(低酸素状態)でも好気的な環境においても生体に必須なエネルギー代謝であり、様々な病態や組織でその利用が認められているが、脂肪細胞/脂肪組織での硫黄呼吸の利用の有無やその病態学的意義は明らかになっていない。
本研究の目的は、脂肪細胞/脂肪組織における硫黄呼吸経路に着目し、その生理機能の全貌を明らかにすることである。脂肪細胞/脂肪組織内で硫黄呼吸経路の有無とその詳細が明らかとなれば、これまでのエネルギー代謝の概念を転換させる画期的な研究となる。

Outline of Annual Research Achievements

我々は、ミトコンドリア呼吸鎖に共役して、硫黄代謝物を利用してエネルギーを作り出すエネルギー産生系(硫黄呼吸)を見出し報告している(Akaike T, et al, 2017, Nat. Commun.)。硫黄呼吸は嫌気的(低酸素状態)でも好気的な環境においても生体に必須なエネルギー代謝であり、様々な病態や組織でその利用が認められているが、脂肪細胞/脂肪組織での硫黄呼吸の利用の有無やその病態学的意義は明らかになっていない。本研究の目的は、脂肪細胞/脂肪組織における硫黄呼吸経路に着目し、その生理機能の全貌を明らかにすることである。
我々は、すでに確立して報告されている超硫黄メタボローム解析技術(Ida T, Akaike T, et al, 2014, Proc. Natl. Acad. Sci. U S A.)を基盤として、サンプルの調製方法に工夫を凝らし、多くの脂肪滴・中性脂肪で満たされている脂肪細胞や脂肪組織へと適用を拡大することに成功した。
脂肪細胞への分化能を有したマウス胎児由来株化細胞3T3-L1を用いて、質量分析に基づく超硫黄分子種の精密同定・定量法のみならず、ラマンイメージング分光法を利用した硫黄の代謝状態を評価する計測技術の確立に成功した。
3T3-L1脂肪細胞から単離した脂肪滴と人工脂肪滴を利用したin vitroの系において、脂肪滴中に存在する超硫黄分子種が脂質過酸化反応を抑制する効果があ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

脂肪細胞や脂肪組織に存在する超硫黄分子種の解析手法の確立に成功した。また、超硫黄分子種が脂肪滴での脂質過酸化反応を抑制することを証明した。

Strategy for Future Research Activity

我々のグループは、超硫黄分子種がミトコンドリアで生成されることを見出し報告している(Akaike T, et al, 2017, Nat. Commun.)。ミトコンドリアで生成した超硫黄分子種がどのように脂肪滴に取り込まれて貯蔵されるのか、また、脂肪滴で安定に貯蔵されている超硫黄分子種がどのように取り出されて利用されるのか、超硫黄分子種の制御機構を明らかにする。

Report

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

    (11 results)

All 2024 2023 2022

All Journal Article (1 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 1 results,  Open Access: 1 results) Presentation (10 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 1 results)

  • [Journal Article] Longevity control by supersulfide-mediated mitochondrial respiration and regulation of protein quality2024

    • Author(s)
      Nishimura Akira、Yoon Sunghyeon、Matsunaga Tetsuro、Ida Tomoaki、Jung Minkyung、Ogata Seiryo、Morita Masanobu、Yoshitake Jun、Unno Yuka、Barayeu Uladzimir、Takata Tsuyoshi、Takagi Hiroshi、Motohashi Hozumi、van der Vliet Albert、Akaike Takaaki
    • Journal Title

      Redox Biology

      Volume: 69 Pages: 103018-103018

    • DOI

      10.1016/j.redox.2023.103018

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] 脂肪細胞における超硫黄分子蓄積代謝制御の解明2024

    • Author(s)
      海野 雄加, 松永 哲郎, Barayeu Uladzimir, 緒方 星陵, Jung Minkyung, 吉沢 道人, 守田 匡伸, 本橋 ほづみ, 赤池 孝章
    • Organizer
      第23回分子予防環境医学研究会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] S8 protects adipocytes from lipid peroxidation2024

    • Author(s)
      Yuka Unno
    • Organizer
      G-ReXS 2024
    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 脂肪細胞が担う超硫黄分子貯蔵庫としての役割2023

    • Author(s)
      海野雄加, 松永哲郎, 井田智章, Jung Minkyung, 高田剛, 守田匡伸, 緒方星陵, 本橋ほづみ, 吉沢道人, 赤池孝章
    • Organizer
      第76回日本酸化ストレス学術集会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] 脂肪細胞における超硫黄代謝制御の解明2023

    • Author(s)
      海野 雄加, 松永 哲郎, Barayeu Uladzimir, 緒方 星陵, Jung Minkyung, 吉沢 道人, 守田 匡伸, 赤池 孝章
    • Organizer
      第96回日本生化学会大会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] Physiological formation and function of supersulfide, cyclic octa-sulfur in adipocytes2023

    • Author(s)
      Yuka Unno, Tetsuro Matsunaga, Uladzimir Barayeu, Seiryo Ogata, Minkyung Jung, Tomoaki Ida, Tsuyoshi Takata, Michito Yoshizawa, Masanobu Morita, Takaaki Akaike
    • Organizer
      学術変革領域研究「硫黄生物学」第3回領域会議
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] 脂肪細胞の硫黄代謝調節機構の解明2022

    • Author(s)
      海野雄加 , 井田 智章 , 高田 剛 , 松永 哲郎 , 守田 匡伸 , Jung Minkyung , 赤池 孝章
    • Organizer
      第21回分子予防環境医学研究会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 細菌・ミトコンドリアにおける硫黄転移酵素ロダネーゼを介した超硫黄代謝機構の解明2022

    • Author(s)
      海野雄加, 松永哲郎, 守田匡伸, ジョン ミンキョン, 高田 剛, 井田智章, 吉沢 道人, 本橋ほづみ, 赤池孝章
    • Organizer
      第95回日本細菌学会総会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 脂肪細胞の超硫黄代謝機構の解明2022

    • Author(s)
      海野雄加, 井田 智章, 高田 剛, 松永 哲郎, 守田 匡伸, Jung Minkyung, 吉沢 道人, 赤池 孝章
    • Organizer
      第75回日本酸化ストレス学術集会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] Sulfur metabolism in cyclo-octasulfur S8-loaded 3T3-L1 adipocytes2022

    • Author(s)
      Yuka Unno, Tetsuro Matsunaga, Tsuyoshi Takata, Masanobu Morita, Minkyung Jung, Tomoaki Ida, Michito Yoshizawa, Takaaki Akaike
    • Organizer
      Redox Week in Sendai 2022, The 12th International NO Conference & The 22nd NOSJ
    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 培養脂肪細胞を用いた超硫黄分子S8の代謝機構の解明2022

    • Author(s)
      海野雄加、井田智章、高田剛、松永哲郎、守田匡伸、Jung Minkyung、吉沢道人、赤池孝章
    • Organizer
      第33回日本生体防御学会学術総会
    • Related Report
      2022 Research-status Report

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

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