2019 Fiscal Year Annual Research Report
| Project Area | Integrative understanding of biological signaling networks based on mathematical science |
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| Project/Area Number |
16H06577
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
久保田 浩行 九州大学, 生体防御医学研究所, 教授 (40376603)
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| Project Period (FY) |
2016-06-30 – 2021-03-31
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| Keywords | システムバイオロジー / インスリン / 肥満 / 数理モデル / 多階層ネットワーク |
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| Outline of Annual Research Achievements |
多階層にまたがるシグナル伝達経路の数理モデル作成のため、生体（マウス肝臓）における長期（4時間）のインスリン作用に注目し、インスリンシグナル伝達経路の多階層ネットワークを作成した。その解析から、肝臓におけるコリン代謝におけるリン酸化とタンパク質量変動による協調的な制御や転写～翻訳の協調的な制御、BCAAの協調的な分解制御など個別の分子に注目した新たな知見だけではなく、肝臓のインスリン応答への戦略的な全体像を明らかにしようとしている。これにより、これまで個別的な応答に注目してきた研究と異なる知見を得られると期待される。また、食餌性肥満誘導マウスの時系列サンプル（5～20週齢）を用いた長期に渡る多階層のシグナル伝達経路の数理モデル作成では、エピゲノム（メチロームと、４種のヒストン修飾データ）、トランスクリプトーム、プロテオーム、リン酸化プロテオーム、メタボローム（親水性・疎水性）の階層のデータをほぼ取得し、データの解析を開始している。その結果、部分的な解析ではあるが、肥満進行においてある週齢からほぼ全ての階層において応答が急激に変動する分子が存在することが明らかになり、これまでに現象だけ報告されていた、肥満進行のスイッチ様の分子メカニズムの端緒が明らかになりつつあると期待される。
生体内のインスリン分泌は複数のパターンからなり、それぞれの波形がインスリン応答に重要であることが報告されている。我々は生体内におけるインスリンパターンの重要性とそのメカニズムを明らかにしてきた。現在、これらのメカニズムが肥満の進行に伴いどのように変容して行くのかを明らかにするため、データの取得を行っている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
マウス肝臓のインスリン応答については解析の目途が立ちつつある。肥満進行に伴う、長期に渡る多階層のシグナル伝達経路の数理モデル作成ではデータをほぼ取得した。また、昨年度発表した論文の新たな展開（肥満に伴うインスリン波形応答変容の解析）を開始するなど、おおむね順調に進展していると考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
多階層にまたがるシグナル伝達経路の数理モデル作成においては（インスリン応答と肥満進行の２つのプロジェクト）、実験データをほぼ取得しており、解析を進める。肥満に伴うインスリン波形応答変容の解析については、実験データ取得を進める。
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[Journal Article] Logical design of oral glucose ingestion pattern minimizing blood glucose in humans.2019
Author(s)
Fujii M., Murakami Y., Karasawa Y., Sumitomo Y., Fujita S., Koyama M., Uda S., Kubota H., Inoue H., Konishi K., Oba S., Ishii S., and Kuroda S.
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Journal Title
NPJ Syst Biol Appl.
Volume: 5
Pages: 5-31
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Trans-omics Impact of Thymoproteasome in Cortical Thymic Epithelial Cells.2019
Author(s)
Ohigashi I., Tanaka Y., Kondo K., Fujimori S., Kondo H., Palin AC., Hoffmann V., Kozai M., Matsushita Y., Uda S., Motosugi R., Hamazaki J., Kubota H., Murata S., Tanaka K., Katagiri T., Kosako H., and Takahama Y.
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Journal Title
Cell Rep.
Volume: 29
Pages: 2901-2916
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Presentation] Integrated analysis through multiple molecular layers: transomic network dynamics. The 29th Hot Spring Harbor International Symposium, Cutting Edge of Technical Innovations in Trans-Omics.2020
Author(s)
Matsuzaki F., Uda S., Yamauchi Y., Matsumoto M., Soga T., Maehara K., Ohkawa Y., Nakayama K. I., Kuroda S., Kubota H.
Organizer
The 20th International Conference on Systems Biology.
Int'l Joint Research
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