細胞内温度センシングとエネルギー代謝制御機構の解明

• 研究領域: 温度を基軸とした生命現象の統合的理解
• 研究課題/領域番号: 15H05930
• 研究種目: 新学術領域研究(研究領域提案型)
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 生物系
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 梅田 眞郷 (梅田 真郷) 京都大学, 工学研究科, 教授 (10185069)
• 研究期間 (年度): 2015-06-29 – 2020-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2019年度)
• 配分額: 103,610千円 (直接経費: 79,700千円、間接経費: 23,910千円); 2019年度: 16,640千円 (直接経費: 12,800千円、間接経費: 3,840千円); 2018年度: 18,070千円 (直接経費: 13,900千円、間接経費: 4,170千円); 2017年度: 18,980千円 (直接経費: 14,600千円、間接経費: 4,380千円); 2016年度: 20,410千円 (直接経費: 15,700千円、間接経費: 4,710千円); 2015年度: 29,510千円 (直接経費: 22,700千円、間接経費: 6,810千円)
• キーワード: 生理学 / 酵素 / 脂質 / 発現制御 / 昆虫 / 体温調節 / エネルギー代謝

研究成果の概要

様々な動物細胞が環境温の変動に応答してエネルギー代謝機構を代償的に変化させることが知られている。しかし、個々の細胞が如何にして細胞内の温度を感知し、ミトコンドリアのエネルギー代謝レベルを変化させているのか依然不明であった。本研究では、細胞内温度変化に応答して発現変動する分子群の中で、細胞内のエネルギー代謝制御に関わる分子の検索を行い、その発現制御ならびに細胞内エネルギー代謝の制御機構の解明を目指した。その結果、脂肪酸不飽和化酵素がミトコンドリアF1F0-ATPaseの複合体形成を制御することにより環境温の変動に対し細胞自律的にエネルギー代謝を補償することを明らかにした。

研究成果の学術的意義や社会的意義

現在、地球温暖化に伴う生物種の大量絶滅、生息域の変化、感染症の拡大への対処が焦眉の課題として問われている。従来、環境温の変化が生命活動にいかなる影響を及ぼすかについての学術領域は、主に生態学や動物行動学をはじめとするマクロ生物学を軸として進められている。一方、現代の分子生物学の発展により生命活動を分子レベルで理解する基礎が築かれてきているが、生命活動に及ぼす温度の影響を分子レベルで体系的に理解する試みは未だわずかである。本研究では、細胞にも、動物と同様に、環境温の変動に応じて自律的に細胞内温度を制御する仕組みが存在すること、さらにその分子機構の一端を明らかにした点にその学術的意義がある。

研究成果

• [雑誌論文] Changes in the physicochemical properties of fish cell membranes during cellular senescence (2020)
  • 著者名/発表者名: Akifumi Shiomi, Kohjiro Nagao, Hisae Kasai, Yuji Hara, Masato Umeda
  • 雑誌名: BIOSCIENCE, BIOTECHNOLOGY, AND BIOCHEMISTRY 巻: 84 号: 3 ページ: 583-593
  • DOI: 10.1080/09168451.2019.1695576
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Structure and Function of Δ9-Fatty Acid Desaturase (2019)
  • 著者名/発表者名: Nagao, K., Murakami, A., Umeda, M.
  • 雑誌名: ＣＨＥＭＩＣＡＬ ＆ ＰＨＡＲＭＡＣＥＵＴＩＣＡＬ ＢＵＬＬＥＴＩＮ 巻: 67 号: 4 ページ: 327-332
  • DOI: 10.1248/cpb.c18-01001
  • NAID: 130007621738
  • ISSN: 0009-2363, 1347-5223
  • 年月日: 2019-04-01
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Different mechanisms for selective transport of fatty acids using a single class of lipoprotein in Drosophila (2019)
  • 著者名/発表者名: Naoya Matsuo, Kohjiro Nagao, Takuto Suito, Naoto Juni, Utako Kato, Yuji Hara, Masato Umeda
  • 雑誌名: Journal of Lipid Research 巻: 60 号: 7 ページ: 1199-1211
  • DOI: 10.1194/jlr.m090779
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Cell surface flip-flop of phosphatidylserine is critical for PIEZO1-mediated myotube formation (2018)
  • 著者名/発表者名: Tsuchiya Masaki、Hara Yuji、Okuda Masaki、Itoh Karin、Nishioka Ryotaro、Shiomi Akifumi、Nagao Kohjiro、Mori Masayuki、Mori Yasuo、Ikenouchi Junichi、Suzuki Ryo、Tanaka Motomu、Ohwada Tomohiko、Aoki Junken、Kanagawa Motoi、Toda Tatsushi、Nagata Yosuke、Matsuda Ryoichi、Takayama Yasunori、Tominaga Makoto、Umeda Masato
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 9 号: 1 ページ: 2049-2049
  • DOI: 10.1038/s41467-018-04436-w
  • NAID: 120006471161
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Transport and Metabolism of Carotenoids in Drosophila melanogaster. (2018)
  • 著者名/発表者名: Suito, T., Nagao, K., Umeda, M.
  • 雑誌名: Carotenoid Science 巻: 印刷中
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis of omega-3 long-chain polyunsaturated fatty acid-rich triacylglycerols in an endemic goby, Gymnogobius isaza, from Lake Biwa, Japan (2018)
  • 著者名/発表者名: Suito Takuto、Nagao Kohjiro、Hatano Masataka、Kohashi Kenichi、Tanabe Aiko、Ozaki Hiromichi、Kawamoto Jun、Kurihara Tatsuo、Mioka Tetsuo、Tanaka Kazuma、Hara Yuji、Umeda Masato
  • 雑誌名: The Journal of Biochemistry 巻: in press 号: 2 ページ: 127-140
  • DOI: 10.1093/jb/mvy035
  • NAID: 40021635152
  • 査読あり
• [雑誌論文] Pleckstrin homology domain of p210 BCR-ABL interacts with cardiolipin to regulate its mitochondrial translocation and subsequent mitophagy (2018)
  • 著者名/発表者名: Shimasaki K, Watanabe-Takahashi M, Umeda M, Funamoto S, Saito Y, Noguchi N, Kumagai K, Hanada K, Tsukahara F, Maru Y, Shibata N, Naito M, Nishikawa K.
  • 雑誌名: Genes to Cells 巻: 23 号: 1 ページ: 22-34
  • DOI: 10.1111/gtc.12544
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] An N-terminal di-proline motif is essential for fatty acid-dependent degradation of Δ9-desaturase inDrosophila (2017)
  • 著者名/発表者名: Murakami Akira、Nagao Kohjiro、Juni Naoto、Hara Yuji、Umeda Masato
  • 雑誌名: Journal of Biological Chemistry 巻: 292 号: 49 ページ: 19976-19986
  • DOI: 10.1074/jbc.m117.801936
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] ショウジョウバエを用いた体温調節行動の解析:温度受容体と共生細菌を介した制御 (2017)
  • 著者名/発表者名: 水藤拓人・長尾耕治郎・梅田眞郷
  • 雑誌名: 化学と生物 巻: 55 ページ: 803-809
  • NAID: 130007519790
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 生体膜におけるリン脂質ダイナミクスとその生物機能 (2016)
  • 著者名/発表者名: 土谷正樹・原雄二・梅田眞郷
  • 雑誌名: 膜 巻: 41 ページ: 196-201
  • NAID: 130005421182
• [雑誌論文] ショウジョウバエのリン脂質輸送タンパク質－ユニークな形質膜のリン脂質の組成と分布 (2016)
  • 著者名/発表者名: 長尾耕治郎・塩見晃史・梅田眞郷
  • 雑誌名: 生体の化学 巻: 63 ページ: 247-251
• [雑誌論文] Evaluation of aegerolysins as novel tools to detect and visualize ceramide phosphoethanolamine, a major sphingolipid in invertebrates (2015)
  • 著者名/発表者名: Bhat HB, Ishitsuka R, Inaba T, Murate M, Abe M, Makino A, Kohyama-Koganeya A, Nagao K, Kurahashi A, Kishimoto T, Tahara M, Yamano A, Nagamune K, Hirabayashi Y, Juni N, Umeda M, Fujimori F, Nishibori K, Yamaji-Hasegawa A, Greimel P, Kobayashi T.
  • 雑誌名: FASEB J 巻: 29(9) 号: 9 ページ: 3920-34
  • DOI: 10.1096/fj.15-272112
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] 脂質ダイナミズムから生命現象を理解する (2020)
  • 著者名/発表者名: 梅田眞郷
  • 学会等名: リポクオリティ領域会議
  • 招待講演
• [学会発表] 脂質改変による冬眠の誘導 (2019)
  • 著者名/発表者名: 梅田眞郷、原雄二、長尾耕治郎
  • 学会等名: 理化学研究所BDR人工冬眠に向けての勉強会
  • 招待講演
• [学会発表] 膜脂質を介する細胞内温度制御の分子機構 (2019)
  • 著者名/発表者名: 梅田眞郷、村上光、長尾耕治郎
  • 学会等名: 第71回日本細胞生物学会シンポジウム
  • 招待講演
• [学会発表] 脂質の分子運動から生命現象を探る (2019)
  • 著者名/発表者名: 梅田眞郷
  • 学会等名: 生化学若い研究者の会
  • 招待講演
• [学会発表] 膜脂質を介する細胞内温度の制御機構 (2019)
  • 著者名/発表者名: 梅田眞郷、村上光、長尾耕治郎
  • 学会等名: 第57回日本生物物理学会年会シンポジウム
  • 招待講演
• [学会発表] 昆虫から学ぶ骨格筋細胞の膜と代謝 (2019)
  • 著者名/発表者名: 梅田眞郷
  • 学会等名: 第7回若手骨格筋研究会
  • 招待講演
• [学会発表] 生体膜の分子機構 (2019)
  • 著者名/発表者名: 梅田眞郷
  • 学会等名: 兵庫医科大学特別講演
  • 招待講演
• [学会発表] 生物と温度 (2019)
  • 著者名/発表者名: 梅田眞郷
  • 学会等名: 和敬論談会
  • 招待講演
• [学会発表] Organization and deformability of insect cell membrane. (2019)
  • 著者名/発表者名: Masato Umeda
  • 学会等名: The 16th International Membrane Research Forum
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 脂質ダイナミクスの生物機能 (2018)
  • 著者名/発表者名: 梅田眞郷
  • 学会等名: 第13回スフィンゴテラピィ研究会
  • 招待講演
• [学会発表] Phospholipid flippase acts as a molecular switch for ion channel activation. (2018)
  • 著者名/発表者名: Masato Umeda
  • 学会等名: Membrane Lipid Transporter Symposium 2018-Flippases, Floppases and Scramblases
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Phospholipid flip-flop as a molecular switch for ion channel activation. (2018)
  • 著者名/発表者名: Masato Umeda
  • 学会等名: 2nd Japan-Korea Lipid Joint Symposium
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Phospholipid flip-flop as a molecular switch for ion channel activation. (2018)
  • 著者名/発表者名: Masato Umeda
  • 学会等名: The 23rd International Symposium on Plant Lipids
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 膜リン脂質のフリップフロップ・スイッチによるイオンチャネルの制御 (2017)
  • 著者名/発表者名: 梅田眞郷
  • 学会等名: 老化過程における細胞膜のリン脂質非対称性の生理機能と病態に関するセミナー
  • 招待講演
• [学会発表] 昆虫から学ぶ (2017)
  • 著者名/発表者名: 梅田眞郷
  • 学会等名: 新潟薬科大学薬学総合セミナー
  • 招待講演
• [学会発表] 昆虫から学ぶ脂質の機能と代謝 (2017)
  • 著者名/発表者名: 梅田眞郷
  • 学会等名: 第31回カロテノイド研究談話会
  • 招待講演
• [学会発表] Remarkable deformability of insect cell is supported by constitutively active phospholipid scramblase. (2017)
  • 著者名/発表者名: Masato Umeda, Akifumi Shiomi, Kohjiro Nagao
  • 学会等名: Molecular & Cellular Biology of Gordon Research Conference
  • 国際学会
• [学会発表] Dietary response governing thermoregulatory behavior (2016)
  • 著者名/発表者名: Masato Umeda, Takuto Suito, Naoto Juni, Kojiro Nagao
  • 学会等名: 第39回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜(横浜）
  • 年月日: 2016-11-30
  • 招待講演
• [学会発表] 腸内細菌を介する行動性体温調節の分子機構 (2016)
  • 著者名/発表者名: 梅田眞郷、水藤拓人、従二直人、長尾耕治郎
  • 学会等名: 第89回日本生化学会大会
  • 発表場所: 仙台国際センター（仙台）
  • 年月日: 2016-09-25
  • 招待講演
• [学会発表] 体温はいかにして決まるのか？ (2016)
  • 著者名/発表者名: 梅田眞郷
  • 学会等名: HiHA第7回Workshop
  • 発表場所: 広島大学(広島）
  • 年月日: 2016-09-23
  • 招待講演
• [学会発表] 温度センシングとエネルギー代謝 (2016)
  • 著者名/発表者名: 梅田眞郷
  • 学会等名: 第68回日本細胞生化学会大会
  • 発表場所: 京都テルサ(京都）
  • 年月日: 2016-06-15
  • 招待講演
• [学会発表] 膜脂質ダイナミクスを介する細胞機能の制御機構 (2016)
  • 著者名/発表者名: 梅田真郷
  • 学会等名: 日本膜学会「第38年会」
  • 発表場所: 早稲田大学西早稲田キャンパス(東京）
  • 年月日: 2016-05-10
  • 招待講演
• [学会発表] 膜脂質ダイナミクスを介する細胞機能の制御機構 (2016)
  • 著者名/発表者名: 梅田真郷
  • 学会等名: 日本膜学会「第38年会」
  • 発表場所: 早稲田大学(東京）
  • 年月日: 2016-05-10
  • 招待講演
• [学会発表] 質を介するエネルギー代謝と温度調節行動の制御機構 (2016)
  • 著者名/発表者名: 梅田真郷
  • 学会等名: 第93回日本生理学会大会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター(札幌）
  • 年月日: 2016-03-24
  • 招待講演
• [学会発表] 生体膜脂質と温度感受性システム (2016)
  • 著者名/発表者名: 梅田真郷
  • 学会等名: 第36回白金シンポジウム
  • 発表場所: 北里大学薬学部(東京）
  • 年月日: 2016-02-27
  • 招待講演
• [学会発表] 生体膜におけるリン脂質分子の運動と機能 (2015)
  • 著者名/発表者名: 梅田真郷
  • 学会等名: 第53回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 金沢大学(金沢）
  • 年月日: 2015-09-13
  • 招待講演
• [学会発表] 呼吸とエネルギー代謝：昆虫の秘密から学ぶ (2015)
  • 著者名/発表者名: 梅田真郷
  • 学会等名: 第19回酵素ダイナミクス研究会
  • 発表場所: 東京女子医科大学(東京）
  • 年月日: 2015-09-12
  • 招待講演
• [学会発表] symmetric transbilayer distribution of membrane phospholipids is disrupted by constitutive activation of phospholipid scramblase in insect cells. (2015)
  • 著者名/発表者名: Masato Umeda
  • 学会等名: Lipids, Molecular & Cellular Biology of Gordon Research Conference
  • 発表場所: Waterville Valley（USA）
  • 年月日: 2015-07-26
  • 国際学会
• [産業財産権] エイコサンペンタエン酸を生産する微生物 (2020)
  • 発明者名: 梅田 眞郷, 従二 直人, 長尾 耕治郎
  • 権利者名: 国立大学法人京都大学
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2020-123809
  • 出願年月日: 2020