低アルギニン食による脂肪肝誘導過程におけるオルニチンシグナルの寄与の解明

Research Project

Project/Area Number	23K13923
Research Category	Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
Allocation Type	Multi-year Fund
Review Section	Basic Section 38060:Applied molecular and cellular biology-related
Research Institution	The University of Tokyo
Principal Investigator	西宏起東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 特任研究員 (90845653)
Project Period (FY)	2023-04-01 – 2025-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help	¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000) Fiscal Year 2024: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000) Fiscal Year 2023: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
Keywords	アミノ酸 / オルニチン / 栄養シグナル / 代謝制御 / 脂質代謝 / 栄養センシング
Outline of Research at the Start	本研究では、「アルギニンの摂取不足の情報を肝臓（もしくはその他の組織）が感知・伝達し、肝臓の脂質蓄積を誘導するメカニズムを『オルニチンシグナル』の寄与という観点から明らかにする」ことを目的としている。そのためにラットモデルとショウジョウバエモデルを併用し、それぞれの長所を生かしながら食餌中のアミノ酸量に対する動物組織の応答とその分子メカニズム、それに応じた動物組織間の情報伝達の仕組み、そしてその結果として誘導される代謝制御の仕組みを解明する。
Outline of Annual Research Achievements	アルギニンの摂取不足の情報を肝臓やその他の臓器が感知し最終的に肝臓に脂質蓄積が誘導されるまでの分子メカニズムを、オルニチンを中心とした臓器間のコミュニケーションという観点から解明することを目的として研究を行った。予備的検討の結果から特に消化管と肝臓との相互作用が重要であることが示唆されていたことから、対照食、低アルギニン食、および低アルギニン食にオルニチンを添加した食餌をラットに７日間給与し、肝臓、小腸、門脈血を採取して消化管での遺伝子発現および門脈血中の代謝物濃度を網羅的に解析した。それらの結果を用いて群間での遺伝子発現や門脈血中代謝物濃度を比較した結果、アルギニン不足やオルニチン摂取に応答して顕著に増減する遺伝子や代謝物を複数同定した。これらの因子はアミノ酸の栄養状態を小腸で感知してその情報を肝臓に伝える情報伝達因子の有力候補と考えれられる。したがってこれらの因子に着目してアミノ酸の栄養条件に応じた肝臓脂質蓄積メカニズムへの関与を詳細に検討していくことで、脂質蓄積誘導における腸-間コミュニケーションの仕組みの解明につながることが期待される。キイロショウジョウバエ幼虫の脂質蓄積誘導モデルを利用した栄養シグナル伝達経路の探索については、栄養条件に応じた脂質蓄積の評価系を確立し、RNAi系統を用いた遺伝学的スクリーニングを開始した。これが進み候補遺伝子が同定されれば栄養状態に応答して脂質蓄積を誘導する情報伝達経路が明らかになると期待され、上記のラットモデルで得られた知見と合わせて栄養素による脂質代謝制御機構の全体像が把握できるようになる。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason ラットモデルを用いた実験に関しては、当初の予定通り小腸から肝臓への情報伝達物質の網羅的解析を行い、実際に注目に値する候補因子を複数同定することに成功した。ショウジョウバエモデルを利用した実験についても、脂質蓄積を誘導する実験系とその評価系を確立し一部スクリーニングを開始したものの、当初の予想に反して脂質蓄積の評価系が想定外に不安定で今後の実験を継続していくことに疑問が生じ始めたため、一度スクリーニングの作業を中断し評価系の見直しと再構築を始めた。
Strategy for Future Research Activity	ラットモデルを用いた実験では、同定した候補因子をエサに混ぜる、注射するなどの方法で投与したうえでアルギニン不足やオルニチン摂取に応答した肝臓脂質蓄積を評価する。また対象因子またはその代謝酵素などの阻害剤やアゴニストなどを投与する実験も行い、アルギニン不足やオルニチン摂取に応答した肝臓脂質蓄積を評価する。ショウジョウバエモデルを用いた実験では、現在までの進捗状況に既述したように現在脂質蓄積の評価系の見直し・再構築の作業を進めており、それを継続する。新しい実験系が確立され次第改めて遺伝学的スクリーニングを行う。