2018 Fiscal Year Research-status Report
Is carnosine involved in skeletal muscle energy metabolism as a beta alanine pool?
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18K05955
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| Research Institution | Nippon Veterinary and Life Science University |
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Principal Investigator |
江草 愛 日本獣医生命科学大学, 応用生命科学部, 講師 (90521972)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | イミダソールジペプチド / ノックアウトマウス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、骨格筋と大脳・嗅球に特異的に存在するカルノシンの生理的役割について、エネルギー代謝の面から明らかにすることを目的として実施した。カルノシンはβアラニンとヒスチジンからなるジペプチドであり、ヒトの骨格筋中では20mMの高濃度で存在する。抗糖化作用や運動機能向上への関与が示唆されているが、生理作用については未だ十分に解明されていない。我々は、一昨年度、カルノシン合成酵素（ATPGD1）を骨格筋細胞に導入し、カルノシン高産生細胞で生理作用を評価する系を確立した。さらに、ATPGD1の活性中心を欠損させたノックアウト(KO)マウスを世界で初めて作製した。この2つの実験系を用いて行った予備試験の結果から、カルノシンの本来の機能が「糖を大量に消費する組織でのエネルギー産生因子」であるとの新しい仮説を導き出した。今回はこの仮説を証明するため、(1)細胞を用いた評価系と(2)KOマウスを用いた評価系の2つの手法を用いた。以下に各評価系の実績概要を記載する。
(1)細胞を用いた評価系
筋芽細胞C2C12を用いて、低栄養培地で筋管細胞に分化させた筋線維に、ATPGD1合成酵素の遺伝子を導入し、カルノシンを大量に合成させた。現在、野生型の遺伝子を入れた場合とKO型の遺伝子を入れた2種類の細胞を用いて、基質であるβアラニンのトランスポーター(GABA-T)や、乳酸を細胞内外へ輸送するトランスポーター(MCT1,4)の発現量をqPCRを用いて比較を行っている。
(2)動物を用いた評価系
当初、野生型マウスとKOマウスでのβアラニントランスポーターや乳酸トランスポーターの発現量を測定する予定であったが、両マウスを用いてメタボローム解析を行い、エネルギー産生に関わるATPやその代謝物、およおびアミノ酸類の比較を行った。その結果、解糖系で代謝産物で当初の予定通りの結果が得られた。
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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
今回の実験では、細胞と動物を用いて、カルノシンの骨格筋における役割を明らかにすることを目的に実施した。
細胞の評価は概ね計画通りに進んでおり、動物は当初の強制遊泳の実験系が実施出来なかったが、代わりにメタボローム解析を行って、31年度の計画分を上回る結果が得られたため、概ね順調に進展していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成31度と32年度においては、KOマウスと野生型を用いて、強制遊泳による高強度運動負荷の後、速やかに摘出した筋肉を用いて、ATPならびにADP量とβアラニン量、筋pH、オキシミオグロビン量を測定し、両者の比較を行うことを予定しており、概ね当初の予定通りに進捗できると考えている。
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| Causes of Carryover |
消耗品が一部既存のものが使用できたのに加え、各社のキャンペーンなどを活用して安価に購入することが出来た。
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