代謝リモデリングによる適者生存メカニズムの研究

• Project Area: Cell competition: a mechanism for survival of the fittest in the multi-cellular community
• Project/Area Number: 17H05625
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 中山 敬一 九州大学, 生体防御医学研究所, 主幹教授 (80291508)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2018-03-31
• Project Status: Discontinued (Fiscal Year 2017)
• Budget Amount: ¥12,480,000 (Direct Cost: ¥9,600,000、Indirect Cost: ¥2,880,000); Fiscal Year 2017: ¥6,240,000 (Direct Cost: ¥4,800,000、Indirect Cost: ¥1,440,000)
• Keywords: 代謝 / ヒステリシス / 競合 / ネットワーク / プロテオミクス / 細胞競合

Outline of Annual Research Achievements

150種類にわたる多種の細胞を各種環境〔低酸素・低栄養（グルコースおよびグルタミン飢餓）など〕に曝して、その細胞学的な各種応答（細胞増殖能、細胞サイズ、細胞運動能、グルコース消費量、その他）を多項目において評価した。その中で安定的に順応した細胞を数種類選択し、得られた細胞群を蛍光ラベル標識して細胞競合実験を行った。特に低酸素応答と低栄養応答に対して同実験を開始した。一般に代謝物プールがエピジェネティックな遺伝子発現制御に影響することを鑑みれば、環境適応にエピジェネティックな細胞記憶による履歴現象（ヒステリシス）が存在し、これが細胞競合に影響を与える可能性が十分に考えられる。今回はヒステリシスが実際にある一部の現象を突き止めたが、これが一般的に起こるものかどうかについてはさらなる検証が必要である。さて、上記細胞の競合能を評価し定量化した上で、そのネットワーク構造の変化を知るために、全タンパク質発現量解析技術である次世代定量プロテオミクス解析（iMPAQTシステム）を用いて全代謝酵素の絶対定量を行った。今回は特に中心代謝系300種類の酵素のタンパク質発現量データを中心に解析を行った。現在はシステム生命科学的なアプローチを駆使して、、当該データを基に常微分方程式モデルを作成して、感度解析によってハブ分子の特定を進めており、代謝ネットワークのシステム変化のキー分子を探索している最中である。このデータは将来的に環境適応に対する代謝リモデリングがいかにして起こるのかという原理を解明する基礎になるものと期待される。

Research Progress Status

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] A large-scale targeted proteomics assay resource based on an in vitro human proteome. (2017)
  • Author(s): Matsumoto M, Matsuzaki F, Oshikawa K, Goshima N, Mori M, Kawamura Y, Ogawa K, Fukuda E, Nakatsumi H, Natsume T, Fukui K, Horimoto K, Nagashima T, Funayama R, Nakayama K, Nakayama KI.
  • Journal Title: Nat Methods Volume: 14 Issue: 3 Pages: 251-258
  • DOI: 10.1038/nmeth.4116
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Remarks] 九州大学生体防御医学研究所分子医科学分野
  • URL: http://www.bioreg.kyushu-u.ac.jp/saibou/index.html