2019 Fiscal Year Research-status Report
飢餓ストレスを利用した骨格筋細胞のタンパク質合成促進経路の活性化
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19K11553
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| Research Institution | The University of Shiga Prefecture |
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Principal Investigator |
中井 直也 滋賀県立大学, 人間文化学部, 教授 (90324508)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | グルコース飢餓 / 分岐鎖アミノ酸飢餓 / タンパク質合成促進シグナル / オートファジー / C2C12筋管細胞 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
骨格筋量の維持・増進の方策提案およびそのメカニズムの解明は、健康寿命延伸のための必須の課題である。本研究では、飢餓ストレスによるタンパク質分解に着目し、タンパク質合成を高めるためには、タンパク質分解が重要であるとの仮説のもと研究を実施する。申請者は、栄養素の不足による飢餓ストレスは、オートファジーを誘導し、骨格筋細胞内のタンパク質分解を高めるが、その後の栄養素の再補充は、タンパク質合成促進経路を強く活性化する可能性を見出した。2019年度は、分岐鎖アミノ酸（BCAA）もしくはグルコース飢餓後の再補充が、マウス筋芽由来の培養細胞であるC2C12筋管細胞のタンパク質合成促進シグナルに及ぼす影響について検討した。BCAA飢餓後にBCAAを再添加するとタンパク質合成促進シグナルの指標となるp70 S6 kinase (p70S6K)のリン酸化が上昇した。最も再補充効果が高いBCAA飢餓時間は６時間であった。24時間のグルコース飢餓後にグルコースを再添加した場合にもp70S6Kのリン酸化は大きく上昇した。しかし、グルコース飢餓時にタンパク質分解系であるオートファジー・リソソーム系を阻害すると、グルコース再補充の効果が一部抑制された。一方、ユビキチン・プロテアソーム系を阻害してもグルコース再補充効果には影響が認められなかった。以上の結果より、BCAAの再補充効果には適切な飢餓時間が存在することが示唆された。また、グルコースの再補充効果の発現には、グルコース飢餓によるオートファジーの活性化が一部関与していることが示唆された。
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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
研究計画調書にしたがって順調に研究が進んでいる。仮説として掲げた「タンパク質合成を高めるためには、タンパク質分解が重要である」ことを主要なタンパク質分解系であるオートファジー・リソソーム系の阻害剤を用いて明らかにすることができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
研究計画調書の年次計画にしたがって、研究を進めていく。グルコース飢餓とアミノ酸飢餓との類似点および相違点についても解析する。また、メカニカルストレスはタンパク質合成シグナルを活性化させることから、栄養素飢餓との相互作用を解析する。さらには、培養細胞での反応が個体でも再現できるかについて、動物実験を実施する。
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| Causes of Carryover |
細胞培養をスケールダウンしたため必要試薬が減少し、物品費の支出が少なくなった。増加した次年度使用額は、栄養素の再補充効果のメカニズムを検討するため、メタボロームの受託解析費用に充てる。
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