リン脂質に結合する脂肪酸種の多様性による筋線維特性の制御

• Project/Area Number: 19K22814
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 59:Sports sciences, physical education, health sciences, and related fields
• Research Institution: University of Shizuoka
• Principal Investigator: 三浦 進司 静岡県立大学, 食品栄養科学部, 教授 (10342932)
• Project Period (FY): 2019-06-28 – 2021-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2019)
• Budget Amount: ¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000); Fiscal Year 2020: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000); Fiscal Year 2019: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000)
• Keywords: リポクオリティ / 骨格筋 / リン脂質 / アシル基転移酵素

Outline of Research at the Start

生体内には数多くの脂質分子種が存在し、その多様性が生体機能制御に関与することが類推されているが、その分子実体やメカニズムについては不明な点が多い。生体膜の構成成分であるホスファチジルコリン(PC)は、結合している脂肪酸の組み合わせから数多くの分子種が存在する。申請者らはこれまでに、骨格筋に含まれるPC分子種が筋線維タイプによって異なることを明らかにし、それが筋線維の特性に寄与している可能性を示唆している。本研究課題は、骨格筋の筋線維タイプによるPC分子種の相違を手がかりに、未だ解明されていない「“生体を構成する脂質の質”と生体機能の関係」を明らかにしようとする挑戦的な研究課題である。

Outline of Annual Research Achievements

【背景・目的】これまで速筋に、16:0-PC (sn-1位に16:0が結合したPC) が多いこと、遅筋には、16:0-PC加え18:0-PC (sn-1位に18:0が結合したPC) が多いことを明らかにしている。本研究では、筋線維タイプごとのPCクオリティを生み出す機構とその生理的意義について解明する。
【方法】野生型マウスのEDL、soleusを用い、PC生合成酵素発現量を測定し、候補遺伝子を見出した。次にこれら遺伝子のノックダウン (KD) C2C12筋管細胞や、ノックアウト (KO) マウスのPC分子種を網羅的に解析した。
【結果】遅筋で３種類のアシル基転移酵素が高発現であり、特にアシル基転移酵素AのKD細胞、KOマウスで16:0-PCが増加、18:0-PCが減少した。
【考察・結論】アシル基転移酵素Aは、筋線維タイプごとに異なるリン脂質クオリティを制御し、運動持久能力に寄与することが示唆された。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

骨格筋の筋線維タイプごとのPCクオリティを決定している酵素を同定することができた。

Strategy for Future Research Activity

骨格筋の筋線維タイプごとのPCクオリティと筋機能の関連性を明らかにするため、KOマウスやKOマウス骨格筋由来培養細胞を用いて検討していく。

Research Products

• [Journal Article] Metabolomic analysis of skeletal muscle in aged mice. (2019)
  • Author(s): Uchitomi, R., Hatazawa, Y., Senoo, N., Yoshioka, K., Fujita, M., Shimizu, T., Miura, S., Ono, Y., and Kamei, Y.
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 9 Pages: 10425-10425
  • DOI: 10.1038/s41598-019-46929-8
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Characterization of myofiber type-specific molecules using mass spectrometry imaging. (2019)
  • Author(s): Goto-Inoue, N., Morisasa, M., Machida, K., Furuichi, Y., Fujii, N.L., Miura, S., and Mori, T.
  • Journal Title: Rapid Commun Mass Spectrom Volume: 33 Pages: 185-192
  • DOI: 10.1002/rcm.8319
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] 骨格筋を構成するリン脂質の「質」制御機構に関する研 (2019)
  • Author(s): 三浦進司
  • Organizer: 第10回機能油脂懇話会
  • Invited
• [Presentation] リピドミクス解析を活用した食肉評価および栄養素摂取比率の推定 (2019)
  • Author(s): 三浦進司、妹尾奈波、梅林脩平、井上瑞樹、山本俊佑、三好規之、守田昭仁、亀井康富
  • Organizer: 日本農芸化学会2019年度大会
  • Invited
• [Presentation] 骨格筋の膜リン脂質多様性を生み出す機構 (2019)
  • Author(s): 妹尾奈波
  • Organizer: 第２０回静岡ライフサイエンスシンポジウム
  • Invited
• [Presentation] Control mechanisms of myofiber type-specific fatty acid profiles in glycerophospholipids (2019)
  • Author(s): Akahori, T., Umebayashi, S., Senoo, N., Sato, T., Miyoshi, N., Yoshida, T., Morita, A., Sugiura, Y., Goto-Inoue, N., Kamei, Y., and Miura, S.
  • Organizer: 60th International Conference on the Bioscience of Lipids
• [Remarks] 運動はなぜ健康にいい？ 栄養学が解明する筋肉・脂質の謎
  • URL: https://yumenavi.info/lecture.aspx?GNKCD=g010319