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Mechanism of PGC-1a-mediated cardiolipin biosynthesis in the skeletal muscle

Research Project

Project/Area Number 22K17831
Research Category

Grant-in-Aid for Early-Career Scientists

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Basic Section 59040:Nutrition science and health science-related
Research InstitutionUniversity of Shizuoka

Principal Investigator

Sato Tomoki  静岡県立大学, 食品栄養科学部, 助教 (30908455)

Project Period (FY) 2022-04-01 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
Keywords骨格筋 / ミトコンドリア / カルジオリピン / リノール酸 / 持久運動能力 / ホスファチジルコリン / ホスファチジルエタノールアミン / 運動トレーニング / リン脂質 / PGC-1a / 運動
Outline of Research at the Start

本研究はミトコンドリアを構成するリン脂質であるカルジオリピン(CL)の生合成機序を明らかにする課題である。持久運動トレーニングの継続は筋持久力を向上させ、ミトコンドリア生合成の活性化は筋持久力向上に寄与する変化の1つである。PGC-1αは運動効果獲得において重要な役割を果たす転写共役因子であり、ミトコンドリア生合成促進にも関与している。ミトコンドリア生合成活性化時にはその構成成分であるCLの生合成も活性化すると考えられるがその機序は明らかになっていない。そこで本研究ではCL生合成においてPGC-1αが重要な因子であるのか、加えてCL生合成の分子メカニズム解明に取り組む。

Outline of Final Research Achievements

We investigated the changes in cardiolipin (CL), phosphatidylcholine (PC), and phosphatidylethanolamine (PE) molecules in PGC-1α transgenic (Tg) and knockout (KO) mice. The results indicated an increase in the CL(18:2)4 to (18:2/18:1) ratio in the skeletal muscle of PGC-1α Tg mice. Conversely, no significant effects on CL, PC, or PE molecules were observed in PGC-1α KO mice. Additionally, we examined the impact of in vitro linoleic acid intake on CL molecule production. A high linoleic acid diet was found to increase the molecular weight of CL(72:8) in skeletal muscle.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

持久運動トレーニングを継続することでミトコンドリア量・機能が向上することは知られていたが、その際のミトコンドリアを構成する脂質分子の変化や生合成機序は不明であった。また、哺乳類は生合成できる脂肪酸に限度があり、必須脂肪酸を外部より摂取する必要がある。必須脂肪酸のうち、リノール酸は骨格筋ミトコンドリアのカルジオリピン分子産生に必須であるため、摂取量の違いがミトコンドリアにどのような影響を及ぼすかを把握することは重要である。本研究成果は持久運動トレーニングによるミトコンドリア機能向上をリノール酸摂取がさらに増強することを示し、骨格筋機能維持を目標とした運動×食事介入法の構築に結び付くと期待される。

Report

(3 results)
  • 2023 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2022 Research-status Report
  • Research Products

    (11 results)

All 2024 2023 2022

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

  • [Journal Article] LPGAT1/LPLAT7 regulates acyl chain profiles at the sn-1 position of phospholipids in murine skeletal muscles2023

    • Author(s)
      Sato Tomoki、Umebayashi Shuhei、Senoo Nanami、Akahori Takumi、Ichida Hiyori、Miyoshi Noriyuki、Yoshida Takuya、Sugiura Yuki、Goto-Inoue Naoko、Kawana Hiroki、Shindou Hideo、Baba Takashi、Maemoto Yuki、Kamei Yasutomi、Shimizu Takao、Aoki Junken、Miura Shinji
    • Journal Title

      Journal of Biological Chemistry

      Volume: 299 Issue: 7 Pages: 104848-104848

    • DOI

      10.1016/j.jbc.2023.104848

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] LPLAT7 regulates acyl chain profiles at sn-1 position of phospholipids in murine skeletal muscle2024

    • Author(s)
      Tomoki Sato, Shuhei Umebayashi, Nanami Senoo, Takumi Akahori, Hiyori Ichida, Noriyuki Miyoshi, Takuya Yoshida, Yuki Sugiura, Naoko Goto-Inoue, Hiroki Kawana, Hideo Shindou, Takashi Baba, Yuki Maemoto, Yasutomi Kamei, Takao Shimizu, Junken Aoki, Shinji Miura
    • Organizer
      DiscoverBMB2024
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] アシル基転移酵素LPGAT1/LPLAT7の過剰発現が筋性状・筋機能に及ぼす影響2023

    • Author(s)
      曾我 茜, 市田 日和, 三好 規之, 川名 裕己, 青木 淳賢, 佐藤 友紀, 三浦 進司
    • Organizer
      第96回 日本生化学会大会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 骨格筋におけるLPGAT1/LPLAT7の過剰発現がリン脂質のアシル基プロファイルと骨格筋機能に及ぼす影響2023

    • Author(s)
      曾我 茜, 市田 日和, 三好 規之, 佐藤 友紀, 三浦 進司
    • Organizer
      第65回日本脂質生化学会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] LPGAT1/LPLAT7による骨格筋中リン脂質のアシル基リモデリング機構の解明とLPGAT1/LPLAT7欠損が骨格筋機能に及ぼす影響2023

    • Author(s)
      滝田 紗恵, 梅林 脩平, 佐藤 友紀, 妹尾 奈波, 赤堀 拓, 三好 規之, 杉浦 悠毅, 井上 菜穂子, 川名 裕己, 幡野 敦, 松本 雅記, 進藤 英雄, 亀井 康富, 清水 孝雄, 青木 淳賢, 三浦 進司
    • Organizer
      第65回日本脂質生化学会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 骨格筋のリン脂質プロファイルに対する性差の影響2023

    • Author(s)
      内藤 祐実, 佐藤 友紀, 三好 規之, 亀井 康富, 三浦 進司
    • Organizer
      第77回日本栄養・食糧学会大会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] LPGAT1/LPLAT7 regulates acyl chain profiles at sn-1 position of phospholipids in murine skeletal muscle2023

    • Author(s)
      Tomoki Sato, Shuhei Umebayashi, Nanami Senoo, Takumi Akahori, Hiyori Ichida, Noriyuki Miyoshi, Takuya Yoshida, Akihito Morita, Yuki Sugiura, Naoko Goto-Inoue, Hiroki Kawana, Hideo Shindou, Takashi Baba, Yuki Maemoto, Yasutomi Kamei, Atsushi Hatano, Masaki Matsumoto, Takao Shimizu, Junken Aoki, Shinji Miura
    • Organizer
      11th International Singapore Lipid Symposium
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] Synergistic effect of exercise training and linoleic acid supplementation on tetra-linoleoylcardiolipin biogenesis in skeletal muscles2022

    • Author(s)
      Tomoki Sato, Nao Kuwabara, Chiho Magome, Nanami Senoo, Yuki Tamura, Yasutomi Kamei, Hideo Shindou, Shimizu Takao, Shinji Miura
    • Organizer
      22nd IUNS-ICN International Congress of Nutrition
    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] リノール酸摂取および持久運動トレーニングが骨格筋カルジオリピンとミトコンドリア機能向上に及ぼす影響の解析2022

    • Author(s)
      佐藤友紀、桑原菜緒、馬込千帆、三浦菜穂、妹尾奈波、田村優樹、亀井康富、 進藤英雄、清水孝雄、三浦進司
    • Organizer
      第64回 日本脂質生化学会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] リノール酸摂取が運動トレーニングによるミトコンドリア機能向上を増強する2022

    • Author(s)
      佐藤友紀、桑原菜緒、馬込千帆、三浦菜穂、妹尾奈波、田村優樹、亀井康富、 進藤英雄、清水孝雄、三浦進司
    • Organizer
      第76回 日本栄養・食糧学会大会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 摂取する脂肪酸種の違いが運動トレーニングに伴うカルジオリピン生合成に及ぼす影響2022

    • Author(s)
      佐藤友紀、桑原菜緒、馬込千帆、妹尾奈波、田村優樹、亀井康富、 進藤英雄、清水孝雄、三浦進司
    • Organizer
      第86回 日本生化学会大会 中部支部例会
    • Related Report
      2022 Research-status Report

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Published: 2022-04-19   Modified: 2025-01-30  

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