骨格筋におけるPGC-1αを介したカルジオリピン生合成機序の解明

2023 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 22K17831
• Research Institution: University of Shizuoka
• Principal Investigator: 佐藤 友紀 静岡県立大学, 食品栄養科学部, 助教 (30908455)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 骨格筋 / ミトコンドリア / カルジオリピン / ホスファチジルコリン / ホスファチジルエタノールアミン / リノール酸 / 運動トレーニング

Outline of Annual Research Achievements

本研究課題では、骨格筋ミトコンドリアに存在するリン脂質の一種、カルジオリピンの生合成機序に着目し、PGC-1a依存的な経路の探索を試みた。骨格筋ミトコンドリアの機能維持にはリノレオイル基(18:2)が4つ結合したカルジオリピンCL(72:8)が重要とされている。骨格筋特異的PGC-1a過剰発現(Tg)マウスの長趾伸筋(EDL)では遅筋化が生じると同時にCL(72:8)量の増加が確認された。CLに結合するアシル基はホスファチジルコリン(PC)およびホスファチジルエタノールアミン(PE)より供給されるため、リノレオイル基が結合したPCおよびPE量が増加すると考えた。実際に18:2-PC、PE量がPGC-1a過剰発現に伴い増加した。加えて、リン脂質新規合成経路においてホスファチジン酸にリノレオイル基を導入する酵素であるLPLAT2の発現量が増加した。これら結果より、PGC-1aの発現増加に伴うCL72:8量増加には、PGC-1aが転写共役因子としてLPAAT2の遺伝子発現量を増加させることが引き金になっていることが示唆された。また、PC、PEに結合するアシル基の決定には、酵素的な要因のみならず細胞内に存在する脂肪酸の割合が大きく寄与する。そこで、PGC-1a TgマウスおよびPGC-1aの活性化を誘導することが知られる運動トレーニングモデルにリノール酸高含有食を給餌したところ、相加的に18:2-PC、PE量の増加に加え、CL(72:8)量の増加が確認された。
本研究によって、PGC-1a発現増加に伴うCL(72:8)量増加には、LPAAT2の発現増加が寄与すること、細胞内の脂肪酸環境によってその変化が大きくなることが見出された。

Research Products

• [Journal Article] LPGAT1/LPLAT7 regulates acyl chain profiles at the sn-1 position of phospholipids in murine skeletal muscles (2023)
  • Author(s): Sato Tomoki、Umebayashi Shuhei、Senoo Nanami、Akahori Takumi、Ichida Hiyori、Miyoshi Noriyuki、Yoshida Takuya、Sugiura Yuki、Goto-Inoue Naoko、Kawana Hiroki、Shindou Hideo、Baba Takashi、Maemoto Yuki、Kamei Yasutomi、Shimizu Takao、Aoki Junken、Miura Shinji
  • Journal Title: Journal of Biological Chemistry Volume: 299 Pages: 104848～104848
  • DOI: 10.1016/j.jbc.2023.104848
  • Peer Reviewed
• [Presentation] LPLAT7 regulates acyl chain profiles at sn-1 position of phospholipids in murine skeletal muscle (2024)
  • Author(s): Tomoki Sato, Shuhei Umebayashi, Nanami Senoo, Takumi Akahori, Hiyori Ichida, Noriyuki Miyoshi, Takuya Yoshida, Yuki Sugiura, Naoko Goto-Inoue, Hiroki Kawana, Hideo Shindou, Takashi Baba, Yuki Maemoto, Yasutomi Kamei, Takao Shimizu, Junken Aoki, Shinji Miura
  • Organizer: DiscoverBMB2024
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] アシル基転移酵素LPGAT1/LPLAT7の過剰発現が筋性状・筋機能に及ぼす影響 (2023)
  • Author(s): 曾我 茜, 市田 日和, 三好 規之, 川名 裕己, 青木 淳賢, 佐藤 友紀, 三浦 進司
  • Organizer: 第96回 日本生化学会大会
• [Presentation] 骨格筋におけるLPGAT1/LPLAT7の過剰発現がリン脂質のアシル基プロファイルと骨格筋機能に及ぼす影響 (2023)
  • Author(s): 曾我 茜, 市田 日和, 三好 規之, 佐藤 友紀, 三浦 進司
  • Organizer: 第65回日本脂質生化学会
• [Presentation] LPGAT1/LPLAT7による骨格筋中リン脂質のアシル基リモデリング機構の解明とLPGAT1/LPLAT7欠損が骨格筋機能に及ぼす影響 (2023)
  • Author(s): 滝田 紗恵, 梅林 脩平, 佐藤 友紀, 妹尾 奈波, 赤堀 拓, 三好 規之, 杉浦 悠毅, 井上 菜穂子, 川名 裕己, 幡野 敦, 松本 雅記, 進藤 英雄, 亀井 康富, 清水 孝雄, 青木 淳賢, 三浦 進司
  • Organizer: 第65回日本脂質生化学会
• [Presentation] 骨格筋のリン脂質プロファイルに対する性差の影響 (2023)
  • Author(s): 内藤 祐実, 佐藤 友紀, 三好 規之, 亀井 康富, 三浦 進司
  • Organizer: 第77回日本栄養・食糧学会大会
• [Presentation] LPGAT1/LPLAT7 regulates acyl chain profiles at sn-1 position of phospholipids in murine skeletal muscle (2023)
  • Author(s): Tomoki Sato, Shuhei Umebayashi, Nanami Senoo, Takumi Akahori, Hiyori Ichida, Noriyuki Miyoshi, Takuya Yoshida, Akihito Morita, Yuki Sugiura, Naoko Goto-Inoue, Hiroki Kawana, Hideo Shindou, Takashi Baba, Yuki Maemoto, Yasutomi Kamei, Atsushi Hatano, Masaki Matsumoto, Takao Shimizu, Junken Aoki, Shinji Miura
  • Organizer: 11th International Singapore Lipid Symposium