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Molecular basis underlying regulation of synapse-related protein expression and higher brain functions by maternal protein nutrition.

Research Project

Project/Area Number 18H02158
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Basic Section 38050:Food sciences-related
Research InstitutionKyushu University

Principal Investigator

古屋 茂樹  九州大学, 農学研究院, 教授 (00222274)

Project Period (FY) 2018-04-01 – 2022-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥16,900,000 (Direct Cost: ¥13,000,000、Indirect Cost: ¥3,900,000)
Fiscal Year 2021: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
Fiscal Year 2020: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2019: ¥5,720,000 (Direct Cost: ¥4,400,000、Indirect Cost: ¥1,320,000)
Fiscal Year 2018: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
Keywords発達期 / タンパク質栄養 / 子宮内発達不全 / 脳機能 / モノアミン / セロトニン / RNA-seq / 神経機能関連分子 / たんぱく質栄養 / シナプス関連分子 / タンパク質 / 栄養制限 / 脳形成
Outline of Annual Research Achievements

昨年度、行動異常を呈す雌性制限群脳ではmiRNA-Xとその標的遺伝子、さらにセロトニン代謝変化と受容体遺伝子発現変化を同定できたことから、制限群における広範囲に及ぶmRNA発現変化が予想された。その全容を理解することを目的に、2021年度は次世代シークエンサーを用いて大脳皮質RNA-seqデータを取得し、生物情報学的な解析を行った。その結果、17,000個の遺伝子から、482個の遺伝子について統計学上有意な発現差を検出した。これらdifferentially expressed genes (DEGs)について、エンリッチメントならびにパスウェイ解析を行うと、雌性制限群の統合失調症行動異常に対応した感覚情報やエストロゲンホルモンシグナル経路へのDEGsのエンリッチメントが検出された。また、個別の遺伝子に着目すると、葉酸やアミノ酸の輸送体、細胞内エネルギー状態により活性が制御されるリン酸化酵素、加齢脳の炎症反応に関わるシグナル伝達分子の受容体などについて、雌性制限群での顕著な発現変化をQRT-PCRにより確認した。さらに、哺乳類の社会性行動制御に関わるオキシトシンの発現変化について、雌雄で性的二型性を示しており、雄性制限群では増強、雌性制限群では減弱の方向に変化していることを見いだした。また、セロトニン受容体について、QRT-PCRで脳内mRNA発現が検出可能であった9種のうち、雌性制限群大脳で6種が有意に発現変化しているが、海馬を含む他領域では変化していないとの、顕著な領域差を呈することを明らかにした。今回発現変化を見いだしたセロトニン受容体の拮抗薬が統合失調症の症状を改善させる作用を持つこと、オキシトシンの補充療法によっても同疾患の症状が改善することから、雌性制限群におけるこれらの脳内分子発現変化は感覚情報フィルター機能異常に関わる機序の一端をなすものと推定された。

Research Progress Status

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(4 results)
  • 2021 Annual Research Report
  • 2020 Annual Research Report
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report

Research Products

(12 results)

All 2022 2020 2018 Other

All Presentation (11 results) Remarks (1 results)

  • [Presentation] 発達期タンパク質栄養制限は成熟期脳内セロトニン代謝と 受容体遺伝子の発現を変化させる2022

    • Author(s)
      高鍋莉紗子、古屋裕美、椛島奈津美、北野楽、古屋茂樹
    • Organizer
      第59回化学関連支部合同九州大会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] RNA-Seq解析から同定された発達期タンパク質栄養制限による 脳内オキシトシンシグナルの調節不全2022

    • Author(s)
      中島夢人、北野楽、椛島奈津美、古屋裕美、高鍋莉紗子、古屋茂樹
    • Organizer
      第59回化学関連支部合同九州大会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 発達期タンパク質制限は成熟期の行動異常と脳内モノアミン神経伝達システム異常を誘発する.2020

    • Author(s)
      椛島 奈津美、古屋 裕美、北野 楽、古屋 茂樹
    • Organizer
      2020年度日本フードファクター学会・日本農芸化学会西日本支部合同大会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 発達期タンパク質栄養制限による成熟期脳内神経伝達機能異常.2020

    • Author(s)
      北野楽, 椛島奈津美, 渡邊貴美, 最上侑佑盛, 日比亜佑実,古屋茂樹
    • Organizer
      第74回日本栄養・食糧学会大会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 齧歯類の標準飼料は脳の神経伝達物質代謝、遺伝子発現、行動に異なる影響を及ぼす.2020

    • Author(s)
      山本咲希、松元沙樹、古屋茂樹
    • Organizer
      第74回日本栄養・食糧学会大会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 齧歯類の標準飼料は脳の神経伝達物質代謝、遺伝子発現、行動に異なる影響を及ぼす.2020

    • Author(s)
      山本咲希、松元沙樹、古屋茂樹
    • Organizer
      日本栄養・食糧学会オンライン大会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 発達期におけるタンパク質栄養制限は成熟期脳内神経伝達シグナル系の発現・機能異常を惹起する2020

    • Author(s)
      北野楽, 椛島奈津美, 渡邊貴美, 最上侑佑盛, 日比亜佑実,古屋茂樹
    • Organizer
      日本農芸化学会2020年度大会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 発達期タンパク質栄養制限による成熟期脳内神経伝達機能異常2020

    • Author(s)
      北野楽, 椛島奈津美, 渡邊貴美, 最上侑佑盛, 日比亜佑実,古屋茂樹
    • Organizer
      第74回日本栄養・食糧学会大会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 発達期低タンパク質栄養による次世代成熟期脳内神経伝達物質代謝異常2018

    • Author(s)
      北野 楽,名井 典乃子,日比 亜佑実,最上 侑佑盛,古屋 茂樹
    • Organizer
      日本アミノ酸学会第12回学術大会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 発達期低タンパク質栄養による次世代成熟期神経伝達物質代謝およびシグナル伝達の異常2018

    • Author(s)
      北野 楽,名井 典乃子,日比 亜佑実,最上 侑佑盛,古屋 茂樹
    • Organizer
      日本農芸化学会 2018 年度西日本支部大会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 発達期低タンパク質栄養は次世代成熟期脳神経系における神経伝達物質代謝とそのシグナル伝達の異常を惹起する2018

    • Author(s)
      北野 楽,名井 典乃子,日比 亜佑実,最上 侑佑盛,古屋 茂樹
    • Organizer
      第55回化学関連支部合同九州大会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Remarks] 九州大学農学部 生物機能デザイ研究室

    • URL

      http://www.brs.kyushu-u.ac.jp/~kinou/

    • Related Report
      2021 Annual Research Report

URL: 

Published: 2018-04-23   Modified: 2022-12-28  

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