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白色脂肪細胞での脂肪蓄積制御機構とその破綻による脂肪肝、2型糖尿病発症機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 19K06665
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分44010:細胞生物学関連
研究機関大阪府立大学

研究代表者

竹中 延之  大阪府立大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (20610504)

研究分担者 佐藤 孝哉  大阪府立大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (20251655)
研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2021年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2020年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2019年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
キーワードRac1 / 白色脂肪細胞 / インスリン / 脂肪酸 / 脂肪肝 / 糖尿病 / 脂肪細胞 / CD36 / FATP1 / 分化 / 細胞内シグナル伝達 / 肥満 / 異所性脂肪蓄積
研究開始時の研究の概要

研究代表者らはこれまで、Rhoファミリー低分子量GTPase Rac1が白色脂肪細胞の脂肪蓄積に重要な役割を担い、Rac1を介したインスリンシグナル伝達機構の破綻が脂肪肝の原因である可能性を示唆する知見を得ている。本研究では、マウス初代白色脂肪細胞および脂肪細胞特異的rac1 ノックアウトマウスを用い、白色脂肪細胞におけるRac1を介したインスリン応答性の脂肪酸取込みシグナル伝達経路の全容を解明し、白色脂肪細胞での中性脂肪の蓄積制御メカニズムを明らかにする。さらに、この機構の破綻による肝臓への脂肪蓄積メカニズムを明らかにし、脂肪肝および糖尿病の発症メカニズムを明らかにする。

研究成果の概要

本研究では、白色脂肪細胞でのRac1を介したインスリン応答性の脂肪酸取り込み機構とこの機構の破綻による脂肪肝発症メカニズムを解明するため、脂肪細胞特異的rac1ノックアウト(adipo-rac1-KO)マウスを用いた解析を行った。解析の結果、Rac1はホスホイノシチド3キナーゼ(PI3K)-Akt2経路の下流で活性制御され、脂肪酸取り込みを誘導することを示し、白色脂肪細胞でのRac1を介した新たな脂肪酸取り込み機構を明らかにした。また、白色脂肪細胞でのRac1欠損により白色脂肪組織の炎症が引き起こされ、これが脂肪肝の原因である可能性が考えられた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では、脂肪酸輸送担体CD36の細胞内動態イメージング法を世界で初めて開発し、この手法とマウス白色脂肪組織を用いた解析から、Rac1を介した新たな脂肪酸取り込み機構を明らかにした。本研究成果は、白色脂肪細胞での脂肪蓄積を制御する分子機構の新たな生物学的知見だけではなく、脂肪蓄積異常による脂肪肝や2型糖尿病の発症メカニズムの解明につながると考えられる。

報告書

(4件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 研究成果

    (12件)

すべて 2021 2020 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (7件) 備考 (2件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Atrophy of White Adipose Tissue Accompanied with Decreased Insulin-Stimulated Glucose Uptake in Mice Lacking the Small GTPase Rac1 Specifically in Adipocytes2021

    • 著者名/発表者名
      Hasegawa Kiko、Takenaka Nobuyuki、Tanida Kenya、Chan Man Piu、Sakata Mizuki、Aiba Atsu、Satoh Takaya
    • 雑誌名

      International Journal of Molecular Sciences

      巻: 22 号: 19 ページ: 10753-10753

    • DOI

      10.3390/ijms221910753

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] The guanine nucleotide exchange factor FLJ00068 activates Rac1 in adipocyte insulin signaling2020

    • 著者名/発表者名
      Takenaka Nobuyuki、Nakao Mika、Hasegawa Kiko、Chan Man Piu、Satoh Takaya
    • 雑誌名

      FEBS Letters

      巻: 594 号: 24 ページ: 4370-4380

    • DOI

      10.1002/1873-3468.13939

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 白色脂肪細胞でのインスリン応答性糖取り込みにおけるRac1によるRalAの制御2021

    • 著者名/発表者名
      長谷川 紀子、陳 敏彪、坂田 瑞希、竹中 延之、佐藤 孝哉
    • 学会等名
      第94回日本生化学会大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 肥満と2型糖尿病のモデルマウスの骨格筋におけるインスリンシグナル伝達系の解析2021

    • 著者名/発表者名
      陳 敏彪、竹中 延之、佐藤 孝哉
    • 学会等名
      第94回日本生化学会大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 褐色脂肪細胞でのインスリン応答性糖取り込みにおける低分子量GTPアーゼRac1の機能2021

    • 著者名/発表者名
      田中 るいん、竹中 延之、佐藤 孝哉
    • 学会等名
      第94回日本生化学会大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 白色脂肪細胞でのインスリン応答性脂肪酸取り込みにおける低分子量GTPアーゼRac1の機能2021

    • 著者名/発表者名
      坂田 瑞希、竹中 延之、佐藤 孝哉
    • 学会等名
      第94回日本生化学会大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 骨格筋でのインスリン応答性糖取り込みにおけるAkt2によるRac1の活性制御2020

    • 著者名/発表者名
      荒木菜摘、竹中延之、佐藤孝哉
    • 学会等名
      第43回日本分子生物学会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 白色脂肪細胞でのインスリン応答性糖取り込みにおけるRac1の役割2020

    • 著者名/発表者名
      谷田健哉、長谷川紀子、陳敏彪、竹中延之、佐藤孝哉
    • 学会等名
      第43回日本分子生物学会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 脂肪細胞でのインスリン応答性のRac1活性化を制御するグアニンヌクレオチド交換因子の同定2020

    • 著者名/発表者名
      陳敏彪、中尾美翔、長谷川紀子、竹中延之、佐藤孝哉
    • 学会等名
      第43回日本分子生物学会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [備考] 細胞生物学研究室ホームページ

    • URL

      http://www.b.s.osakafu-u.ac.jp/~tsato/member.html

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [備考] 大阪府立大学大学院理学系研究科生物科学専攻細胞生物学研究室ホームページ

    • URL

      http://www.b.s.osakafu-u.ac.jp/~tsato/index.html

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [産業財産権] 脂肪酸トランスポーターの細胞内動態の分析方法、及び脂肪酸トランスポーター改変タンパク質の利用2021

    • 発明者名
      竹中延之、佐藤孝哉
    • 権利者名
      竹中延之、佐藤孝哉
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2021-028920
    • 出願年月日
      2021
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書

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公開日: 2019-04-18   更新日: 2023-01-30  

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