| Project/Area Number |
21K19177
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 42:Veterinary medical science, animal science, and related fields
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
徳武 優佳子 信州大学, 学術研究院農学系, 助教 (90824657)
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| Project Period (FY) |
2021-07-09 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥6,240,000 (Direct Cost: ¥4,800,000、Indirect Cost: ¥1,440,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
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| Keywords | 硫黄呼吸 / 含硫アミノ酸 / ミトコンドリア / 鶏胚 / ニワトリ / 鶏卵 / 低酸素 |
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| Outline of Research at the Start |
最近、哺乳動物における新たなミトコンドリアATP産生様式として、含硫アミノ酸の代謝産物を用いた硫黄呼吸が明らかになった。一部の細菌は硫黄呼吸を行うことはすでに知られているが、高等動物でもその実体が確認されたことから、同呼吸は低酸素環境におけるミトコンドリアATP産生として重要な役割を担うと推察される。鶏卵には含硫アミノ酸が多く含まれており、また、胚発生時には低酸素状態に陥りやすい。鶏胚ではATP産生の一部を硫黄呼吸で賄っている可能性があるが、その実体は明らかではない。本研究では、鶏胚発生における硫黄呼吸の実体を検証し、鳥類における硫黄呼吸の生物学的意義を世界で初めて明らかにする。
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| Outline of Final Research Achievements |
This study aimed to verify whether chicken embryos may acquire energy from mitochondrial sulfur respiration during the development. Chicken embryo fibroblast isolated from the fertilized eggs were incubated at normal atmospheric oxygen level (approximately 20%) or mild hypoxia (approx. 14-15%), which occurs during the chicken embryo development, in the absence of amino acids in the cultured medium. In the hypoxia conditions, the number of CEF in the amino acid-depleted medium was markedly reduced, while it was increased by the additions of sulfur amino acids, methionine and cysteine. This increase did not occur the additions of other amino acids. These results suggest that CEF could obtain the energy from the oxidation of methionine and cysteine in hypoxic conditions, while it is limited or supportive.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
硫黄呼吸は細菌類で見出された生体現象であり、これまでに高等動物では哺乳動物のみで見つかっている。本研究より、孵卵中の鶏胚では補助的ではあるものの含硫アミノを用いて生体エネルギーを得ていることが示され、鳥類でも硫黄呼吸が生じている可能性が示唆された。このことは、鶏胚に多くの含硫アミノ酸が含まれる生理的意義の一つとして説明できる可能性がある。産業動物であるニワトリは孵化後の成長が重要であり、孵化直後は残存卵黄から栄養素を供給する。鶏胚を高酸素状態で孵卵し、含硫アミノ酸の消費を減らすことができれば、残存卵黄に含硫アミノ酸を多く含むことが可能になり、孵化後成長の増大が見込めるかもしれない。
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