2020 Fiscal Year Annual Research Report
Sulfur metabolism in functional and structural remodeling of skeletal muscles
Publicly Offered Research
| Project Area | Transomic Analysis of Metabolic Adaptation |
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| Project/Area Number |
20H04832
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
本橋 ほづみ 東北大学, 加齢医学研究所, 教授 (00282351)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 骨格筋 / NRF2 / ミトコンドリア / 脂肪酸 / ベータ酸化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、ミトコンドリアの硫黄依存性エネルギー代謝の生理的な意義と、NRF2の活性化がもたらすエネルギー代謝改善における活性硫黄種の貢献を明らかにすることを目的とする。特に、骨格筋の機能的なパーフォーマンス改善における代謝アダプテーションと、トレーニングによる骨格筋の器質的リモデリングを支えるマクロファージの代謝アダプテーションに着目して解析をすすめる。前者では骨格筋自体の代謝変化を中心に関連するオミックスデータを取得する。後者では、運動に伴う筋繊維損傷により動員されるマクロファージの機能がトレーニング効果を規定するとの認識に立ち、マクロファージの炎症応答におけるミトコンドリア代謝の改変と、それがもたらす遺伝子発現・エピゲノムの変化を解析する。そして、マクロファージでのNRF2活性化がもたらす硫黄代謝の促進が、筋繊維修復・再生に及ぼす影響を明らかにする。
本年は、骨格筋特異的にNRF2を活性化させることで、運動機能、特に、持久力が改善することがわかった。骨格筋を詳細にしらべると、ミトコンドリアの量に変化はないものの、その活性が増大していることがわかった。そして、運動により血漿中の脂肪酸の増加がより顕著になり、骨格筋でのベータ酸化による脂肪酸の異化反応が促進されることがわかった。こうしたエネルギー代謝の効率化が、持久力の改善をもたらしているものとおもわれた。また、骨格筋によるNRF2の活性化により、液性あるいは神経性のなんらかのシグナルが肝臓や脂肪組織へ伝わることで、脂肪酸の動員が促進されるものと考えられた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
骨格筋におけるNRF2の活性化が、運動機能の改善をもたらすメカニズムについて、新学術領域内の共同研究により解明することができ、Redox Biology誌に論文を発表することができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、硫黄代謝に着目した解析をすすめるとともに、骨格筋のリモデリングや損傷応答に影響するマクロファージ機能についても検討をすすめる。さらに、骨格筋のトレーニング効果におけるNRF2とミトコンドリア硫黄代謝の重要性についても検討を行う。
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[Journal Article] p62/SQSTM1-droplet serves as a platform for autophagosome formation and anti-oxidative stress response2021
Author(s)
Kageyama S, Gudmundsson S, Sou Y-S, Ichimura Y, Tamura N, Kazuno S, Ueno T, Miura Y, Nochiro D, Abe M, Mizushima T, Miura N, Okuda S, Motohashi H, Lee J-A, Sakimura K, Ohe T, Noda N, Waguri S, Eskelinen E-L, Komatsu M
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Journal Title
Nature Communications
Volume: 12
Pages: 16～16
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] The pivotal role of sulfide catabolism in hypoxia tolerance2021
Author(s)
Marutani E, Morita M, Hirai S, Kai S, Grange RMH, Miyazaki Y, Nagashima F, Trager L, Magliocca A, Ida T, Matsunaga T, Flicker DR, Corman BHP, Mori N, Yamazaki Y, Batten A, Li R, Tanaka T, Ikwda T, Nakagawa A, Atochin DN, Ihara H, Olenchock BA, Shen X, Nishida M, Hanaoka K, Kevil CG, Xian M, Bloch DB, Akaike T, et al.
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Journal Title
Nat Commun
Volume: -
Pages: -
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Skeletanl muscle-specific Keap1 disruption modulates fatty acid utilization and enhances exercise capacity in female mice2021
Author(s)
Onoki T, Izumi Y, Takahashi M, Murakami S, Matsumaru D, Ohta N, Wati SM, Hatanaka N, Katsuoka F, Okutsu M, Yabe Y, Hagiwara Y, Kanzaki M, Bamba T, Itoi E, Motohashi H
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Journal Title
Redox Biol
Volume: -
Pages: -
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Nrf2 contributes to the weight gain of mice during space travel2020
Author(s)
Suzuki T, Uruno A, Yumoto A, Taguchi K, Suzuki M, Harada N, Ryoke R, Naganuma E, Osanai N, Goto A, Suda H, Browne R, Otsuki A, Katsuoka F, Zorzi M, Yamazaki T, Saigusa D, Koshiba S, Nakamura T, Fukumoto S, Ikehata H, Nishikawa K, Suzuki N, Hirano I, Shimizu R, Oishi T, Motohashi H
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Journal Title
Communications Biology
Volume: 3
Pages: 496～496
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Enhancer remodeling promotes tumor-initiating activity in NRF2-activated non-small cell lung cancers2020
Author(s)
Okazaki K, Anzawa H, Liu Z, Ota N, Kitamura H, Onodera Y, Alam MM, Matsumaru D, Suzuki T, Katsuoka F, Tadaka S, Motoike I, Watanabe M, Hayasaka K, Sakurada A, Okada Y, Yamamoto M, Suzuki T, Kinoshita K, Sekine H*, Motohashi H
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Journal Title
Nature Communications
Volume: 11
Pages: 5911～5911
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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