Interaction of oxygen carrier protein with mitochondria activity during muscle contraction

2013 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 23300237
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Sports science
• Research Institution: Kanazawa University
• Principal Investigator: MASUDA Kazumi 金沢大学, 人間科学系, 教授 (50323283)
• Co-Investigator(Renkei-kenkyūsha): TAKAKURA Hisashi 同志社大学, スポーツ健康科学部, 助教 (20631914) ; IWANAKA Nobumasa 立命館大学, グローバル イノベーション研究機構, 研究員(博士研究員) (80584002) ; HASHIMOTO Takeshi 立命館大学, スポーツ健康科学部, 准教授 (70511608) ; HAYANO Toshiya 立命館大学, 生命科学部, 教授 (90332303) ; HANAI Yoshiteru 名古屋工業大学, 工学研究科, 准教授 (50360730) ; KATO Yukio 金沢大学, 薬学系, 教授 (30251440)
• Project Period (FY): 2011-04-01 – 2014-03-31
• Keywords: 筋細胞 / 運動 / 代謝 / ミトコンドリア / ミオグロビン / 相互作用

Research Abstract

Cellular respiration is influenced by a wide range of mechanisms including the response of the cardiovascular and metabolic systems to meet the changing energy demands in muscle. The present focused on myoglobin (Mb), an important cellular O2 binding protein that is expressed in skeletal and cardiac muscle cells, and set a hypothesis that Mb will have a direct interaction with the mitochondrial respiration. The present study using rodent hindlimb muscles and cultured myoblast (L6), obtained evidences that Mb directly co-localized on mitochondria within a myocytes. Unexpectedly, Mb presences in mitochondria. The mitochondrial Mb can interact with complex IV to facilitated O2 consumption in mitochondria. Further investigation must be necessary to clarify the target proteins of Mb within mitochondria to obtain the new physiological functions of the mitochondrial Mb in myocytes.

Research Products

• [Journal Article] 膜透過処理による骨格筋ミトコンドリア呼吸活性の定量化と異なる筋線維タイプにおける酸素消費速度の比較 (2014)
  • Author(s): 澤本加那子, 山田達也, 蔭地野稔, 石澤里枝, Hamidie DR Ronald, 新田咲, 増田和実
  • Journal Title: 北陸体育学会紀要 Volume: 50 Pages: 7-18
• [Journal Article] Reply to Pancheva, Panchev, and Pancheva [Letter to the editor] (2013)
  • Author(s): Masuda K, Yamada T and Jue T
  • Journal Title: J Appl Physiol Volume: 115 Pages: 151
• [Journal Article] Role of myoglobin in regulating respiration during muscle contraction (2013)
  • Author(s): Masuda K, Yamada T, Ishizawa R and Takakura H
  • Journal Title: J Physical Fitness Sports Med Volume: 2(Review) Pages: 9-16
• [Journal Article] Interaction between myoglobin and mitochondria in rat skeletal muscle (2013)
  • Author(s): Yamada T, Furuichi Y, Takakura H, Hashimoto T, Hanai Y, Jue T and Masuda K
  • Journal Title: J Appl Physiol Volume: 114 Pages: 490-497
• [Journal Article] 末梢循環と筋細胞 (2012)
  • Author(s): 増田和実
  • Journal Title: 体育の科学 Volume: 62(Review) Pages: 273-278
• [Journal Article] Effects of muscle temperature on muscle oxygenation kinetics during contraction (in English) (2011)
  • Author(s): Takakura H, Yamada T, Furuichi Y, Iwanaka N and Masuda K
  • Journal Title: 北陸体育学会紀要 Volume: 47 Pages: 11-19
• [Presentation] 持久性トレーニング期間中のミトコンドリアの融合/分裂関連タンパク質の量的変化 (2014)
  • Author(s): 番場瞳, 山田達也, 石澤里枝, Hamidie DR Ronald, 増田和実
  • Organizer: 平成25年度北陸体育学会大会
  • Place of Presentation: 石川県政記念しいのき迎賓館, 石川
  • Year and Date: 2014-03-23
• [Presentation] 中鎖脂肪酸によるミトコンドリア生合成の分子機構 (2013)
  • Author(s): 石澤里枝, 山田達也, Hamidie DR Ronald, 新田咲, 増田和実
  • Organizer: 第68回日本体力医学会大会
  • Place of Presentation: 日本教育会館, 東京
  • Year and Date: 2013-09-21
• [Presentation] 持久的トレーニングが筋細胞内酸素運搬タンパクを増加させる分子機序の解明 (2013)
  • Author(s): 高倉久志, 増田慎也, 加藤久詞, 田中剛貴, 岩中伸壮, 井澤鉄也, 増田和実
  • Organizer: 第68回日本体力医学会大会
  • Place of Presentation: 日本教育会館, 東京
  • Year and Date: 2013-09-21
• [Presentation] 骨格筋ミトコンドリアへの酸素供給に対するミオグロビンの貢献の可能性 (2013)
  • Author(s): 増田和実
  • Organizer: 第21回日本運動生理学会大会
  • Place of Presentation: 東京国際大学, 埼玉
  • Year and Date: 2013-07-27
• [Presentation] Effects of medium-chain fatty acids on PGC-1α and PPARδ protein in L6 muscle cells (2013)
  • Author(s): Ishizawa R, Yamada T, Nitta S, Masuda K
  • Organizer: American College of Sports Medicine 60th Annual Meeting
  • Place of Presentation: Indianapolis, IN, USA
  • Year and Date: 2013-05-30
• [Presentation] Interaction of mitochondrial proteins with myoglobin in C2C12, mouse skeletal muscle cells (2013)
  • Author(s): Yamada T, Iwanaka N, Hashimoto T, Jue T, Masuda K
  • Organizer: American College of Sports Medicine 60th Annual Meeting
  • Place of Presentation: Indianapolis, IN, USA
  • Year and Date: 2013-05-30
• [Presentation] 発育期における骨格筋ミオグロビンの生合成とミトコンドリアへの相互作用 (2013)
  • Author(s): 蔭地野稔, 山田達也, 石澤里枝, 新田咲, 増田和実
  • Organizer: 平成24年度北陸体育学会大会
  • Place of Presentation: 石川県政記念しいのき迎賓館, 石川
  • Year and Date: 2013-03-24
• [Presentation] 骨格筋におけるミオグロビンがミトコンドリア呼吸活性に及ぼす影響 (2013)
  • Author(s): 澤本加那子, 蔭地野稔, 新田咲, 石澤里枝, 山田達也, 増田和実
  • Organizer: 平成24年度北陸体育学会大会
  • Place of Presentation: 石川県政記念しいのき迎賓館, 石川
  • Year and Date: 2013-03-24
• [Presentation] 骨格筋ミトコンドリア呼吸能力に対するミオグロビンの空間的・生理学的な関連性 (2012)
  • Author(s): 高倉久志, 蔭地野稔, 山田達也, 増田和実
  • Organizer: 第67回日本体力医学会大会
  • Place of Presentation: 長良川国際会議場, 岐阜
  • Year and Date: 2012-09-14
• [Presentation] 筋細胞内におけるミトコンドリアと酸素結合タンパクの共局在 (2012)
  • Author(s): 山田達也, 岩中伸壮, 橋本健志, 早野俊哉, 増田和実
  • Organizer: 第67回日本体力医学会大会
  • Place of Presentation: 長良川国際会議場, 岐阜
  • Year and Date: 2012-09-14
• [Presentation] Effects of endurance training and immobilization on the localization of myoglobin in skeletal muscle (2012)
  • Author(s): Takakura H, Yamada T, Furuichi Y, Ojino M, Iwanaka N, Jue T, Masuda K
  • Organizer: American College of Sports Medicine 59th Annual Meeting
  • Place of Presentation: San Francisco, CA, USA
  • Year and Date: 2012-05-29
• [Presentation] Interaction of mitochondria and oxygen binding protein in L6, rat skeletal muscle cell line (2012)
  • Author(s): Yamada T, Iwanaka N, Furuichi Y, Kato Y, Hashimoto T, Jue T, Masuda K
  • Organizer: American College of Sports Medicine 59th Annual Meeting
  • Place of Presentation: San Francisco, CA, USA
  • Year and Date: 2012-05-29
• [Presentation] 骨格筋細胞の有酸素性代謝関連タンパク質発現に対する脂肪酸添加の影響 (2012)
  • Author(s): 奥星也, 古市泰郎, 蔭地野稔, 石澤里枝, 岩中伸壮, 増田和実
  • Organizer: 平成23年度北陸体育学会大会
  • Place of Presentation: 石川県政記念しいのき迎賓館, 石川
  • Year and Date: 2012-03-25
• [Presentation] 骨格筋ミトコンドリアと筋特異的タンパク質の相互作用 (2012)
  • Author(s): 山田達也, 岩中伸壮, 古市泰郎, 高倉久志, 蔭地野稔, 石澤里枝, 増田和実
  • Organizer: 平成23年度北陸体育学会大会
  • Place of Presentation: 石川県政記念しいのき迎賓館, 石川
  • Year and Date: 2012-03-25
• [Presentation] 低酸素時における筋酸素摂取量と細胞内外酸素濃度較差との関連性について (2011)
  • Author(s): 蔭地野稔, 高倉久志, 山田達也, 岩中伸壮, 岩瀬敏, 増田和実
  • Organizer: 第18回医用近赤外線分光法研究会
  • Place of Presentation: 長良川国際会議場, 岐阜
  • Year and Date: 2011-10-22
• [Presentation] NIRS を用いた筋細胞内酸素ダイナミクスの評価. (Workshop : 体力医学分野での近赤外分光装置の応用, オーガナイザー : 三浦哉, 増田和実) (2011)
  • Author(s): 増田和実
  • Organizer: 第66回日本体力医学会大会
  • Place of Presentation: 海峡メッセ下関, 山口
  • Year and Date: 2011-09-16
• [Presentation] 身体活動水準の変化がミオグロビンとミトコンドリアの共局在性に及ぼす影響について (2011)
  • Author(s): 高倉久志, 古市泰郎, 山田達也, 蔭地野稔, 岩中伸壮, 岩瀬敏, 増田和実
  • Organizer: 第66回日本体力医学会大会
  • Place of Presentation: 海峡メッセ下関, 山口
  • Year and Date: 2011-09-16
• [Presentation] 低酸素環境下の筋酸素摂取応答に対するミオグロビン結合酸素の貢献 (2011)
  • Author(s): 蔭地野稔, 高倉久志, 増田和実
  • Organizer: 第19回日本運動生理学会大会
  • Place of Presentation: 徳島大学, 徳島
  • Year and Date: 2011-08-25
• [Presentation] Mb機能阻害がミトコンドリアとの相互作用に及ぼす影響 (2011)
  • Author(s): 山田達也, 古市泰郎, 高倉久志, 蔭地野稔, 増田和実
  • Organizer: 第19回日本運動生理学会大会
  • Place of Presentation: 徳島大学, 徳島
  • Year and Date: 2011-08-25
• [Presentation] Interaction of myoglobin with mitochondria in skeletal muscles (2011)
  • Author(s): Masuda K, Yamada T, Furuichi Y, Takakura H, Hashimoto T, Hanai Y, Jue T
  • Organizer: European College of Sport Science 16th Annual Congress
  • Place of Presentation: Liverpool, UK
  • Year and Date: 2011-07-06
• [Presentation] Effects of endurance training and immobilization on intracellular oxygen dynamics during muscle contraction (2011)
  • Author(s): Takakura H, Yamada T, Furuichi Y, Ojino M, Iwase S, Jue T, Masuda K
  • Organizer: European College of Sport Science 16th Annual Congress
  • Place of Presentation: Liverpool, UK
  • Year and Date: 2011-07-06
• [Presentation] Muscle oxygen consumption is regulated by oxygen gradient during contraction with hypoxic perfusion (2011)
  • Author(s): Ojino M, Takakura H, Jue T, Iwase S and Masuda K
  • Organizer: American College of Sports Medicine 58th Annual Meeting
  • Place of Presentation: Denver, CO, USA
  • Year and Date: 2011-06-01
• [Presentation] Effect of endurance training on the O_2 release rate and localization of myoglobin (2011)
  • Author(s): Takakura H, Yamada T, Furuichi Y, Ojino M, Iwanaka N, Iwase S, Jue T and Masuda K
  • Organizer: American College of Sports Medicine 58th Annual Meeting
  • Place of Presentation: Denver, CO, USA
  • Year and Date: 2011-06-01
• [Presentation] Interaction of mitochondria and oxygen binding protein in skeletal muscles (2011)
  • Author(s): Yamada T, Furuichi Y, Takakura H, Hashimoto T, Hanai Y, Jue T and Masuda K
  • Organizer: American College of Sports Medicine 58th Annual Meeting
  • Place of Presentation: Denver, CO, USA
  • Year and Date: 2011-06-01
• [Book] Intracellular oxygen dynamics observed by NIRS during skeletal muscle contraction. In Application of Near Infrared Spectroscopy in Biomedicine, (Series: Handbook of Modern Biophysics, Vol. 4, Jue T & Masuda K Eds) (2013)
  • Author(s): Masuda K
  • Publisher: Springer, New York
• [Book] ミトコンドリアとミオグロビン. In 身体運動と呼吸・循環機能 (2012)
  • Author(s): 高倉久志, 増田和実
  • Total Pages: 162-167
  • Publisher: (株)真興交易, 東京
• [Book] エネルギーを決める要素. Inスポーツ・運動生理学概論(山地啓司, 大築立志, 田中宏暁 編著) (2011)
  • Author(s): 増田和実
  • Total Pages: 106-119
  • Publisher: (株)明和出版, 東京
• [Remarks] 金沢大学運動生理学研究室Website
  • URL: http://www.ed.kanazawa-u.ac.jp/~masuda/index.html
• [Remarks] 北陸体育学会優秀研究奨励賞, 受賞演題 : 澤本加那子, 蔭地野稔, 新田咲, 石澤里枝, 山田達也, 増田和実 : 骨格筋におけるミオグロビンがミトコンドリア呼吸活性に及ぼす影響. 平成24年度北陸体育学会大会, 平成25年3月 受賞等
• [Remarks] 北陸体育学会優秀研究奨励賞, 受賞演題 : 蔭地野稔, 高倉久志, 古市泰郎, 山田達也, 岩中伸壮, 増田和実 : L-カルニチンを用いた骨格筋ミトコンドリア呼吸活性の測定. 平成23年度北陸体育学会大会, 平成24年3月 受賞等