2021 Fiscal Year Research-status Report
ミトコンドリアBCAAトランポーターSLC25A44を介した耐糖能制御機構の解明
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20K22647
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
米代 武司 東京大学, 先端科学技術研究センター, 助教 (40724167)
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| Project Period (FY) |
2020-09-11 – 2023-03-31
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| Keywords | 褐色脂肪組織 / エネルギー代謝 / 分岐鎖アミノ酸 / インスリン感受性 / トランスポーター |
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| Outline of Annual Research Achievements |
新規ミトコンドリアBCAAトランポーターSLC25A44/MBCがインスリン感受性に及ぼす影響とその分子基盤を解明するため、CRISPRiシステムによりSlc25a44を欠損させたマウスに高脂肪食を負荷した後に褐色脂肪組織（BAT）や白色脂肪組織（WAT）、骨格筋、肝臓を採取し、mTORシグナルを評価した。mTORC1活性化の指標であるRPS6のリン酸化を調べたところ、絶食下では、MBC欠損マウスのBATではRPS6のリン酸化が中程度に亢進していたが、対照マウスではリン酸化が検出されなかった。一方、mTORC2の活性化指標であるAKTのリン酸化は両群ともに検出されなかった。このことから、MBC欠損によりBCAAの代謝分解が障害されるとmTORC1の定常的活性化が起こることが示唆された。次に、インスリン投与直後にBAT、WAT、骨格筋、肝臓を採取してmTORシグナルを評価した。BATにおけるインスリン応答性のAKTとRPS6のリン酸化は、対照マウスに比べてMBC欠損マウスで有意に低下していた。しかし、他の組織では群間差が認められなかった。これらの結果から、MBCの欠損によりBCAAが細胞内に蓄積してインスリンとは無関係にmTORC1の定常的な活性化を起こし、これがIRS1阻害など既知のメカニズムを介してインスリン感受性を低下させることが示唆された。これと一致し、高脂肪食負荷による血中BCAAの上昇は、対照マウスに比べてMBC欠損マウスの方が著しく大きかった。次に、MBC欠損褐色脂肪細胞を作製し、13C,15N標識メタボロミクスを行ったところ、BCAA由来13CでラベルされたTCA回路中間体量が対照細胞に比べて欠損細胞で減少した。以上の結果から、MBCによるBCAAの細胞内代謝運命制御が全身性インスリン感受性の維持に寄与す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
マウスでの検討によるSLC25A44/MBCの生理的意義の検証とマウス培養細胞を用いた分子メカニズムの解析は予定通りに進んだ。一方、COVID-19の感染拡大の影響を受け、培養細胞を用いたヒトSLC25A44/MBCの機能解析が遅れており、来年度も継続する必要がある。
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| Strategy for Future Research Activity |
ヒトSLC25A44/MBCがマウスのものと同様の機能を持つかを調べるため、Slc25a44欠損マウス褐色脂肪細胞株にヒトSLC25A44/MBCを強制発現させ、BCAA存在下と非存在下で酸素消費量を測定する。また、ヒトSLC25A44のC末端のストップコドンに変異を入れることにより、変異ヒトSLC25A44/MBC配列を作成した。これをSlc25a44欠損マウス褐色脂肪細胞株に強制発現させ、BCAAの熱産生亢進作用に及ぼす影響を調べる。前年度の結果と併せて、インスリン感受性の制御におけるSLC25A44/MBCの役割とその作用メカニズムを明らかにする。
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| Causes of Carryover |
COVID-19感染拡大防止対策の影響を受け、培養細胞を用いた実験の一部が遅延したため。
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[Journal Article] Spatiotemporal dynamics of SETD5-containing NCoR?HDAC3 complex determines enhancer activation for adipogenesis2021
Author(s)
Matsumura Y, Ito R, Yajima A, Yamaguchi R, Tanaka T, Kawamura T, Magoori K, Abe Y, Uchida A, Yoneshiro T, Hirakawa H, Zhang J, Arai M, Yang C, Yang G, Takahashi H, Fujihashi H, Nakaki R, Yamamoto S, Ota S, Tsutsumi S, Inoue S, Kimura H, Wada Y, Kodama T, Inagaki T, Osborne TF, Aburatani H, Node K, Sakai J
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Journal Title
Nature Communications
Volume: 12
Pages: 7045
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Bacteroides spp. promotes branched-chain amino acid catabolism in brown fat and inhibits obesity2021
Author(s)
Yoshida N, Yamashita T, Osone T, Hosooka T, Shinohara M, Kitahama S, Sasaki K, Sasaki D, Yoneshiro T, Suzuki T, Emoto T, Saito Y, Ozawa G, Hirota Y, Kitaura Y, Shimomura Y, Okamatsu-Ogura Y, Saito M, Kondo A, Kajimura S, Inagaki T, Ogawa W, Yamada T, Hirata KI
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Journal Title
iScience
Volume: 24
Pages: 103342～103342
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Metabolic flexibility via mitochondrial BCAA carrier SLC25A44 is required for optimal fever2021
Author(s)
Yoneshiro T, Kataoka N, Walejko JM, Ikeda K, Brown Z, Yoneshiro M, Crown SB, Osawa T, Sakai J, McGarrah RW, White PJ, Nakamura K, Kajimura S.
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Journal Title
eLife
Volume: 10
Pages: e66865
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Branched-chain α-ketoacids are preferentially reaminated and activate protein synthesis in the heart2021
Author(s)
Walejko JM, Christopher BA, Crown SB, Zhang GF, Pickar-Oliver A, Yoneshiro T, Foster MW, Page S, van Vliet S, Ilkayeva O, Muehlbauer MJ, Carson MW, Brozinick JT, Hammond CD, Gimeno RE, Moseley MA, Kajimura S, Gersbach CA, Newgard CB, White PJ, McGarrah RW
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Journal Title
Nature Communications
Volume: 12
Pages: 1680
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Kruppel‐like factor?15 regulates fuel switching between glucose and fatty acids in brown adipocytes2021
Author(s)
Nabatame Y, Hosooka T, Aoki C, Hosokawa Y, Imamori M, Tamori Y, Okamatsu-Ogura Y, Yoneshiro T, Kajimura S, Saito M, Ogawa W
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Journal Title
Journal of Diabetes Investigation
Volume: 12
Pages: 1144～1151
DOI
Peer Reviewed
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