Time series multi-omics and mathematical analysis of mitochondrial metabolic pathways in obesity and prediabetes

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K17537
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 54040:Metabolism and endocrinology-related
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: Yutsudo Noriko 九州大学, 生体防御医学研究所, 助教 (00631649)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: ミトコンドリア代謝経路 / マルチオミクス / エピゲノム / トランスクリプトーム / プロテオーム / メタボローム / 数理解析 / 時系列データ

Outline of Final Research Achievements

This study focused on protein phosphorylation to elucidate the dynamics of mitochondrial metabolic pathways and molecular signaling during the process from obesity to prediabetes.
(1) Time-series phosphoproteomics using the livers of obese and prediabetic mice before and after the development of insulin resistance. (2) Mathematical analysis of changes in mitochondrial metabolic pathway using time-series multi-omics (phosphoproteomics, proteomics, and metabolomics), including the measurement data in (1).
The results showed that multilayered pathways were detected in several mitochondrial metabolic pathways, including cholesterol synthesis and oxidation.

Free Research Field

分子生物学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

肥満により生じるミトコンドリア機能異常は、二型糖尿病の主な原因の一つであるインスリン抵抗性発症に関与していることが知られているが、その詳細なメカニズムは未だ解明されていない。本研究で、「時系列」「３階層」オミクスデータの「数理解析」により、従来の実験方法では同定できなかった、ミトコンドリア代謝経路の複数の経路で、時系列・多階層での分子の変動パターン・時期が明らかになった。本研究により明らかになった変動経路・分子をターゲットにすることで、肥満・二型糖尿病の新たな治療方法や予防法の発見につながる可能性が期待される。