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ミトコンドリアBCAAトランポーターSLC25A44を介した耐糖能制御機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 20K22647
研究種目

研究活動スタート支援

配分区分基金
審査区分 0702:細胞レベルから個体レベルの生物学およびその関連分野
研究機関東北大学 (2023)
東京大学 (2020-2021)

研究代表者

米代 武司  東北大学, 医学系研究科, 准教授 (40724167)

研究期間 (年度) 2020-09-11 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
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)
キーワードエネルギー消費量 / 褐色脂肪組織 / 分岐鎖アミノ酸 / インスリン抵抗性 / トランスポーター / エネルギー代謝 / インスリン感受性
研究開始時の研究の概要

褐色脂肪組織(BAT)は糖や脂肪酸を代謝分解することで熱を産生する特殊な脂肪細胞である。最近、BATは新規ミトコンドリアトランスポーターSLC25A44を介して分岐鎖アミノ酸(BCAA)を積極的に代謝分解することが判明した。本研究では、このSLC25A44を介したBATにおけるBCAA代謝が体脂肪蓄積やインスリン抵抗性などの全身性エネルギー代謝に及ぼす影響とその分子機構を解明する。

研究成果の概要

本研究では、新規ミトコンドリアBCAAトランスポーターSLC25A44が褐色脂肪組織(BAT)の機能と耐糖能制御に与える影響を調べた。全身性SLC25A44欠損マウスでは体重の変化がないにも関わらず、血中BCAA濃度の上昇と耐糖能異常が認められた。BAT特異的欠損SLC25A44マウスではBATの熱産生が障害された。BCAA代謝運命解析から、BCAAのアミノ基がインスリン感受性に関与するグルタチオンの合成に使われることが判明した。ヒトの血中グルタチオン濃度は寒冷刺激によりBAT活性依存的に上昇した。以上から、BCAAはエネルギー消費依存的、非依存的に耐糖能を制御することが示唆された。

研究成果の学術的意義や社会的意義

肥満や糖尿病患者では血中BCAA濃度が上昇することから、その因果関係が盛んに研究されているが、全容解明には至っていない。最近我々は、BATにおいてBCAAが活発に代謝分解されること、これを障害したマウスでは強いインスリン抵抗性が認められることを報告した(Nature 2019)。しかし、BATではグルコースや脂肪酸が主な基質となるため、BCAAの利用を止めるだけでなぜ顕著な耐糖能異常にまで至るのかは不明なままであった。本研究ではBCAAの代謝分解がエネルギーの消費につながるだけではなく、インスリン感受性を制御する代謝物の合成につながることを見出し、新規治療標的の可能性を提示した。

報告書

(4件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 研究成果

    (36件)

すべて 2024 2023 2022 2021 2020 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (21件) (うち国際共著 12件、 査読あり 21件、 オープンアクセス 10件) 学会発表 (14件) (うち招待講演 10件)

  • [国際共同研究] Harvard Medical School/Beth Israel Deaconess Medical Center(米国)

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Uncoupling metabolic health from thermogenesis via BCAA flux in brown fat.2024

    • 著者名/発表者名
      Verkerke ARP*, Wang D*, Yoshida N, Taxin ZH, Shi X, Zheng S, Li Y, Auger C, Oikawa S, Granath-Panelo M, He W, Zhang GF, Matsushita M, Saito M, Gerszten RE, Mills EL, Banks AS, Ishihama Y, White PJ**, McGarrah RW**, Yoneshiro T**, Kajimura S
    • 雑誌名

      Cell

      巻: -

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Mitochondrial biogenesis in white adipose tissue mediated by JMJD1A-PGC-1 axis limits age-related metabolic disease2024

    • 著者名/発表者名
      Ito R, Xie S, Tumenjargal M, Sugahara Y, Yang C, Takahashi H, Arai M, Inoue SI, Uchida A, Nakano K, Choi H, Yang G, Zhao Y, Yamaguchi R, Jin H, Sagae H, Wada Y, Tanaka T, Kimura H, Kodama T, Aburatani H, Takeda K, Inagaki T, Osborne TF, Yoneshiro T, Matsumura Y, Sakai J.
    • 雑誌名

      iScience

      巻: 27(4) 号: 4 ページ: 109398-109398

    • DOI

      10.1016/j.isci.2024.109398

    • 関連する報告書
      2023 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] Brown fat thermogenesis and branched-chain amino acids in metabolic disease2024

    • 著者名/発表者名
      Brown Zachary、Yoneshiro Takeshi
    • 雑誌名

      Endocrine Journal

      巻: 71 号: 2 ページ: 89-100

    • DOI

      10.1507/endocrj.EJ23-0205

    • ISSN
      0918-8959, 1348-4540
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] 栄養・環境因子による褐色脂肪組織の代謝制御と肥満.2024

    • 著者名/発表者名
      米代武司
    • 雑誌名

      体力科学

      巻: 73 ページ: 46-46

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 交感神経系を介した褐色脂肪組織の熱産生と分岐鎖アミノ酸代謝.2024

    • 著者名/発表者名
      米代武司
    • 雑誌名

      実験医学

      巻: -

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 交感神経-エピゲノム酵素軸を介した脂肪細胞の機能調節と環境適応機構.2023

    • 著者名/発表者名
      伊藤亮, 高橋宙大, 荒井誠, 稲垣毅, 米代武司, 松村欣宏, 酒井寿郎
    • 雑誌名

      実験医学

      巻: 41 ページ: 29-37

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 食品成分によるTRPチャネル活性化と褐色脂肪組織を介した肥満予防.2023

    • 著者名/発表者名
      松下真美, 米代武司, 斉藤昌之.
    • 雑誌名

      肥満研究

      巻: 29 ページ: 24-30

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Melanin-concentrating hormone-producing neurons in the hypothalamus regulate brown adipose tissue and thus contribute to energy expenditure.2022

    • 著者名/発表者名
      Izawa S., Yoneshiro T., Kondoh K., Nakagiri S., Okamatsu-Ogura Y., Terao A., Minokoshi Y., Yamanaka A., and Kimura K.
    • 雑誌名

      J. Physiol.

      巻: 600 号: 4 ページ: 815-827

    • DOI

      10.1113/jp281241

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Prolonged Treatment with Grains of Paradise (<i>Aframomum melegueta</i>) Extract Recruits Adaptive Thermogenesis and Reduces Body Fat in Humans with Low Brown Fat Activity2021

    • 著者名/発表者名
      YONESHIRO Takeshi、MATSUSHITA Mami、SUGITA Jun、AITA Sayuri、KAMEYA Toshimitsu、SUGIE Hiroki、SAITO Masayuki
    • 雑誌名

      Journal of Nutritional Science and Vitaminology

      巻: 67 号: 2 ページ: 99-104

    • DOI

      10.3177/jnsv.67.99

    • NAID

      130008031493

    • ISSN
      0301-4800, 1881-7742
    • 年月日
      2021-04-30
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Spatiotemporal dynamics of SETD5-containing NCoR-HDAC3 complex determines enhancer activation for adipogenesis2021

    • 著者名/発表者名
      Matsumura Y, Ito R, Yajima A, Yamaguchi R, Tanaka T, Kawamura T, Magoori K, Abe Y, Uchida A, Yoneshiro T, Hirakawa H, Zhang J, Arai M, Yang C, Yang G, Takahashi H, Fujihashi H, Nakaki R, Yamamoto S, Ota S, Tsutsumi S, Inoue SI, Kimura H, Wada Y, Kodama T, Inagaki T, Osborne TF, Aburatani H, Node K, Sakai J.
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 12 号: 1 ページ: 7045-7045

    • DOI

      10.1038/s41467-021-27321-5

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Bacteroides spp. promotes branched-chain amino acid catabolism in brown fat and inhibits obesity2021

    • 著者名/発表者名
      Yoshida Naofumi、Yamashita Tomoya、Osone Tatsunori、Shinohara Masakazu、Kitahama Seiichi、Sasaki Kengo、Sasaki Daisuke、Emoto Takuo、Saito Yoshihiro、Kitaura Yasuyuki、Shimomura Yoshiharu、Kondo Akihiko、Kajimura Shingo、Inagaki Takeshi、Yamada Takuji、Hirata Ken-ichi
    • 雑誌名

      iScience

      巻: 24 号: 11 ページ: 103342-103342

    • DOI

      10.1016/j.isci.2021.103342

    • NAID

      120007179184

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Metabolic flexibility via mitochondrial BCAA carrier SLC25A44 is required for optimal fever2021

    • 著者名/発表者名
      Yoneshiro T, Kataoka N, Walejko JM, Ikeda K, Brown Z, Yoneshiro M, Crown SB, Osawa T, Sakai J, McGarrah RW, White PJ, Nakamura K, Kajimura S.
    • 雑誌名

      Elife

      巻: 10

    • DOI

      10.7554/elife.66865

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Branched-chain α-ketoacids are preferentially reaminated and activate protein synthesis in the heart2021

    • 著者名/発表者名
      Walejko JM, Christopher BA, Crown SB, Zhang GF, Pickar-Oliver A, Yoneshiro T, Foster MW, Page S, van Vliet S, Ilkayeva O, Muehlbauer MJ, Carson MW, Brozinick JT, Hammond CD, Gimeno RE, Moseley MA, Kajimura S, Gersbach CA, Newgard CB, White PJ, McGarrah RW
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 12 号: 1 ページ: 1680-1680

    • DOI

      10.1038/s41467-021-21962-2

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書 2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Kruppel‐like factor15 regulates fuel switching between glucose and fatty acids in brown adipocytes2021

    • 著者名/発表者名
      Nabatame Yuko、Hosooka Tetsuya、Aoki Chikako、Hosokawa Yusei、Imamori Makoto、Tamori Yoshikazu、Okamatsu‐Ogura Yuko、Yoneshiro Takeshi、Kajimura Shingo、Saito Masayuki、Ogawa Wataru
    • 雑誌名

      Journal of Diabetes Investigation

      巻: Online ahead of print 号: 7 ページ: 1144-1151

    • DOI

      10.1111/jdi.13511

    • NAID

      120007098979

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書 2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] 褐色脂肪細胞の新たな研究の展開2021

    • 著者名/発表者名
      米代武司, 田島一樹
    • 雑誌名

      Medical Practice

      巻: 38 ページ: 1059-1061

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 褐色脂肪組織の個人差と肥満:BCAAの役割2021

    • 著者名/発表者名
      米代武司
    • 雑誌名

      実験医学

      巻: 39 ページ: 775-781

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 褐色脂肪組織におけるアミノ酸代謝と糖尿病2021

    • 著者名/発表者名
      米代武司, 曽我朋義, 梶村真吾
    • 雑誌名

      実験医学 別冊 メタボロミクス実践ガイド

      巻: 1 ページ: 280-282

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Editorial: Current Challenges for Targeting Brown Fat Thermogenesis to Combat Obesity2020

    • 著者名/発表者名
      Yoneshiro Takeshi、Rodriguez-Rodriguez Rosalia、Betz Matthias Johannes、Rensen Patrick C. N.
    • 雑誌名

      Frontiers in Endocrinology

      巻: 11 ページ: 600341-600341

    • DOI

      10.3389/fendo.2020.600341

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Near-Infrared Time-Resolved Spectroscopy for Assessing Brown Adipose Tissue Density in Humans: A Review2020

    • 著者名/発表者名
      Hamaoka Takafumi、Nirengi Shinsuke、Fuse Sayuri、Amagasa Shiho、Kime Ryotaro、Kuroiwa Miyuki、Endo Tasuki、Sakane Naoki、Matsushita Mami、Saito Masayuki、Yoneshiro Takeshi、Kurosawa Yuko
    • 雑誌名

      Frontiers in Endocrinology

      巻: 11 ページ: 261-261

    • DOI

      10.3389/fendo.2020.00261

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Brown adipose tissue, diet-induced thermogenesis, and thermogenic food ingredients: from mice to men2020

    • 著者名/発表者名
      Saito M, Matsushita M, Yoneshiro T, Okamatsu-Ogura Y
    • 雑誌名

      Front Endocrinol

      巻: 11 ページ: 222-222

    • DOI

      10.3389/fendo.2020.00222

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] The regulation of glucose and lipid homeostasis via PLTP as a mediator of BAT ?liver communication2020

    • 著者名/発表者名
      Sponton Carlos H、Hosono Takashi、Taura Junki、Jedrychowski Mark P、Yoneshiro Takeshi、Wang Qiang、Takahashi Makoto、Matsui Yumi、Ikeda Kenji、Oguri Yasuo、et al.
    • 雑誌名

      EMBO reports

      巻: 21 号: 9

    • DOI

      10.15252/embr.201949828

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] 栄養・環境因子による褐色脂肪組織の代謝制御と肥満.2023

    • 著者名/発表者名
      米代武司
    • 学会等名
      日本体力医学会特別大会-2023東京シンポジウム
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Translational aspects of brown adipose tissue (BAT) activation by food ingredients.2023

    • 著者名/発表者名
      Takeshi Yoneshiro
    • 学会等名
      Nutrition Society of Australia (NSA) Webinar
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 妊娠前の親の寒冷曝露が子の褐色脂肪組織の活性と肥満度に与える影響.2023

    • 著者名/発表者名
      米代武司, 松下真美,布施沙由理,黒岩美幸,黒澤裕子,山本恭子,山岡敏明, 飯田誠,隈健一,中村尚,浜岡隆文,酒井寿郎,斉藤昌之.
    • 学会等名
      第77回日本栄養・食糧学会大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Translational aspects of brown fat activation by food-derived stimulants.2023

    • 著者名/発表者名
      Takeshi Yoneshiro
    • 学会等名
      JSNFS, NST & KFN Joint Symposium
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 分岐差アミノ酸代謝を介したエネルギー恒常性の調節2021

    • 著者名/発表者名
      米代武司
    • 学会等名
      第44回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 褐色脂肪組織の分岐鎖アミノ酸クリアランス機能と糖尿病治療戦略2021

    • 著者名/発表者名
      米代武司
    • 学会等名
      第94回日本生化学大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 褐色脂肪組織の熱産生と体温調節2021

    • 著者名/発表者名
      米代武司
    • 学会等名
      第74回日本自律神経学会総会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 褐色脂肪組織における基質選択性と酸素消費量への寄与2021

    • 著者名/発表者名
      米代武司, 松下真美, 斉藤昌之, 酒井寿郎
    • 学会等名
      第27回医用近赤外線分光法研究会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 褐色脂肪組織の生理機能とアミノ酸代謝2021

    • 著者名/発表者名
      米代武司
    • 学会等名
      第40回日本臨床運動療法学会学術集会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 褐色脂肪は分岐鎖アミノ酸代謝フィルターとしてエネルギー代謝を制御する2021

    • 著者名/発表者名
      米代武司, 松下真美, 梶村真吾, 斉藤昌之
    • 学会等名
      第75回日本栄養・食糧学会大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 褐色脂肪組織における分岐鎖アミノ酸代謝とエネルギー代謝調節2021

    • 著者名/発表者名
      米代武司
    • 学会等名
      第41回日本肥満学会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 褐色脂肪組織における分岐鎖アミノ酸代謝とエネルギー代謝調節2021

    • 著者名/発表者名
      米代武司
    • 学会等名
      第41回日本肥満学会・第38回日本肥満症治療学会学術集会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 褐色脂肪における分岐鎖アミノ酸代謝と寒冷適応2020

    • 著者名/発表者名
      米代武司
    • 学会等名
      日本生理人類学会第81回大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] BCAA catabolism in brown adipose tissue and energy metabolism2020

    • 著者名/発表者名
      米代武司
    • 学会等名
      第63回日本糖尿病学会年次学術集会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 招待講演

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公開日: 2020-09-29   更新日: 2025-01-30  

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