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栄養環境の変化に対する適応戦略と成長・代謝制御機構の解析

研究課題

研究課題/領域番号 17H03658
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 機能生物化学
研究機関国立研究開発法人理化学研究所

研究代表者

西村 隆史  国立研究開発法人理化学研究所, 生命機能科学研究センター, 上級研究員 (90568099)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)
2019年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
2018年度: 6,760千円 (直接経費: 5,200千円、間接経費: 1,560千円)
2017年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円)
キーワード環境適応 / 組織成長 / 代謝恒常性 / 糖代謝 / キイロショウジョウバエ / 環境応答 / シグナル伝達 / 内分泌ホルモン / インスリンシグナル / ショウジョウバエ / 生理活性 / 発生・分化
研究成果の概要

我々ヒトの小児期を含め、多細胞生物の発育過程は、栄養状態といった外部環境の変化に応じて代謝適応することで、個体成長を実現している。生体の恒常性維持や組織成長には、循環する体液のグルコース濃度を適切に調節する必要がある。モデル生物キイロショウジョウバエを用いた遺伝学的解析により、多糖グリコーゲン代謝の組織特異的な飢餓応答と、グルコース恒常性における生理的意義を解明した。また、成長過程におけるグルコース恒常性の破綻は、器官サイズのばらつき(発育恒常性の低下)を引き起こすことを明らかにした。栄養環境の変化に対する生物の適応戦略とその生理的意義の一端が解明された。

研究成果の学術的意義や社会的意義

低栄養などの環境ストレスに対して柔軟に生存適応し、個体成長を実現する代謝システムを理解することは、多細胞生物が有する普遍的な分子基盤である恒常性の理解につながる。ヒトにおいて、器官サイスの対称性と認知症や生殖能力、知性といった生理機能との相関関係が指摘されている。また、ヒトとサルにおいて、妊娠糖尿病や高血糖といった病態生理は、子孫の発育安定性に影響することも報告されている。発育恒常性は、身体の健康状態に関わる可能性があるため、血糖恒常性と発育恒常性の理解は、様々な健康評価の遺伝学的な理解に貢献することが期待される。

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (29件)

すべて 2020 2019 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 2件、 査読あり 6件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (17件) (うち国際学会 1件、 招待講演 2件) 備考 (4件)

  • [国際共同研究] Harvard Medical School/Department of Genetics(米国)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] University of Toronto/Department of Cell and Systems Biology(カナダ)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [雑誌論文] Trehalose metabolism confers developmental robustness and stability in Drosophila by regulating glucose homeostasis2020

    • 著者名/発表者名
      Matsushita Ryota、Nishimura Takashi
    • 雑誌名

      Communications Biology

      巻: 3 号: 1 ページ: 1-12

    • DOI

      10.1038/s42003-020-0889-1

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] The Corazonin-PTTH Neuronal Axis Controls Systemic Body Growth by Regulating Basal Ecdysteroid Biosynthesis in Drosophila melanogaster2020

    • 著者名/発表者名
      Imura Eisuke、Shimada-Niwa Yuko、Nishimura Takashi、Huckesfeld Sebastian、Schlegel Philipp、Ohhara Yuya、Kondo Shu、Tanimoto Hiromu、Cardona Albert、Pankratz Michael J.、Niwa Ryusuke
    • 雑誌名

      Current Biology

      巻: 30 号: 11 ページ: 1-10

    • DOI

      10.1016/j.cub.2020.03.050

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Apical polarity proteins recruit the RhoGEF Cysts to promote junctional myosin assembly2019

    • 著者名/発表者名
      Silver Jordan T.、Wirtz-Peitz Frederik、Simoes Sergio、Pellikka Milena、Yan Dong、Binari Richard、Nishimura Takashi、Li Yan、Harris Tony J.C.、Perrimon Norbert、Tepass Ulrich
    • 雑誌名

      Journal of Cell Biology

      巻: 218 号: 10 ページ: 3397-3414

    • DOI

      10.1083/jcb.201807106

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Optimal Scaling of Critical Size for Metamorphosis in the Genus Drosophila2019

    • 著者名/発表者名
      Hironaka Ken-ichi、Fujimoto Koichi、Nishimura Takashi
    • 雑誌名

      iScience

      巻: 20 ページ: 348-358

    • DOI

      10.1016/j.isci.2019.09.033

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] The role of glycogen in development and adult fitness in Drosophila.2019

    • 著者名/発表者名
      Yamada T, Habara O, Yoshii Y, Matsushita R, Kubo H, Nojima Y, Nishimura T
    • 雑誌名

      Development

      巻: 146(8)

    • DOI

      10.1242/dev.176149

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fat body glycogen serves as a metabolic safeguard for the maintenance of sugar levels in Drosophila.2018

    • 著者名/発表者名
      Yamada T, Habara O, Kubo H, Nishimura T.
    • 雑誌名

      Development

      巻: 145(6) 号: 6 ページ: 1-12

    • DOI

      10.1242/dev.158865

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] SDR positively regulates insulin/IGF signaling for neuroblast re-activation in Drosophila2019

    • 著者名/発表者名
      西村隆史
    • 学会等名
      第42回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Crucial role of sugar metabolism in the female meiosis in Drosophila2019

    • 著者名/発表者名
      吉井悠華, 西村隆史
    • 学会等名
      第42回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Crucial role of sugar metabolism in the female meiosis in Drosophila2019

    • 著者名/発表者名
      吉井悠華, 西村隆史
    • 学会等名
      第52回日本発生生物学会年会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Glycogen is essential for hypoxia tolerance in Drosophila2019

    • 著者名/発表者名
      山田貴佑記, 羽原興子, 西村隆史
    • 学会等名
      第52回日本発生生物学会年会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 生活史戦略としての代謝 ~ショウジョウバエ糖代謝における飢餓応答を例に~2019

    • 著者名/発表者名
      廣中謙一, 山田 貴佑記, 羽原 興子, 森下喜弘, 西村隆史
    • 学会等名
      2018年度 定量生物学の会年
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Crucial role of sugar metabolism in the female meiosis in Drosophila2018

    • 著者名/発表者名
      吉井悠華, 西村隆史
    • 学会等名
      第41回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] A missense mutation in insulin receptor causes a stage-specific intolerance to unbalanced diet2018

    • 著者名/発表者名
      坂西綱太, 西村隆史
    • 学会等名
      第41回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] A missense mutation in insulin receptor causes a stage-specific intolerance to unbalanced diet2018

    • 著者名/発表者名
      西村隆史
    • 学会等名
      日本ショウジョウバエ研究集会 JDRC13
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Crucial role of sugar metabolism in the female meiosis in Drosophila2018

    • 著者名/発表者名
      吉井悠華, 西村隆史
    • 学会等名
      日本ショウジョウバエ研究集会 JDRC13
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Glycogen is essential for hypoxia tolerance in Drosophila2018

    • 著者名/発表者名
      山田貴佑記, 羽原興子, 西村隆史
    • 学会等名
      日本ショウジョウバエ研究集会 JDRC13
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 成長制御ホルモンの発現制御機構2018

    • 著者名/発表者名
      西村隆史
    • 学会等名
      第39回小児成長研究会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Significance of sugar metabolism for developmental transition in Drosophila2017

    • 著者名/発表者名
      Takayuki Yamada, Okiko Habara, and Takashi Nishimura
    • 学会等名
      The 3rd International Insect Hormone Workshop
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ショウジョウバエ蛹期の変態過程における代謝調節2017

    • 著者名/発表者名
      西村隆史
    • 学会等名
      第4回発生における代謝を考える会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] ショウジョウバエ成虫期におけるトレハロース代謝の重要性と発育安定性への寄与2017

    • 著者名/発表者名
      松下亮太, 西村隆史
    • 学会等名
      第40回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] キイロショウジョウバエの低酸素耐性にグリコーゲン代謝は必須である2017

    • 著者名/発表者名
      山田貴佑記, 羽原興子, 西村隆史
    • 学会等名
      第40回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] ショウジョウバエ蛹期の変態過程における糖代謝の調節機構2017

    • 著者名/発表者名
      山田貴佑記, 羽原興子, 西村隆史
    • 学会等名
      第40回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 高血糖によるステロイドホルモン産生障害と成長遅延2017

    • 著者名/発表者名
      西村隆史
    • 学会等名
      第35回内分泌代謝学サマーセミナー
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [備考] 生物の個体サイズを決定するステロイドホルモン生合成の制御メカニズムを発見

    • URL

      https://www.riken.jp/press/2020/20200508_1/index.html

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [備考] 器官サイズの左右差を抑制する仕組み -適切な血糖値の調節が器官サイズのばらつきを抑制する-

    • URL

      https://www.riken.jp/press/2020/20200407_3/index.html

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [備考] サイズ進化の法則を発見 -性成熟のタイミングと体の大きさの密接な関係-

    • URL

      https://www.riken.jp/press/2019/20191125_1/index.html

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [備考] 脂肪体のグリコーゲンは飢餓に対する最後の砦

    • URL

      http://www.cdb.riken.jp/news/2018/researches/0316_15071.html

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-02-19  

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