リン脂質の脂肪酸リモデリングによる骨格筋機能調節機構の解明

• 研究課題/領域番号: 21H03362
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分59040:栄養学および健康科学関連
• 研究機関: 静岡県立大学
• 研究代表者: 三浦 進司 静岡県立大学, 食品栄養科学部, 教授 (10342932)
• 研究期間 (年度): 2021-04-01 – 2024-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2023年度)
• 配分額: 17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円); 2023年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円); 2022年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円); 2021年度: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
• キーワード: リン脂質 / リモデリング / 骨格筋 / 遅筋線維 / 持久力 / リポクオリティ / アシル基転移酵素 / ホスファチジルコリン / 遅筋 / リポクオリティー

研究開始時の研究の概要

マウス骨格筋に含まれるPC分子種は、速筋では1-palmitoyl-2-docosahexaenoyl-sn-glycero-3-phosphocholine (PDPC)が約80％であるのに対し、遅筋ではPDPCが60％に低下する代わりに、1-stearoyl-2-docosahexaenoyl-sn-glycero-3-phosphocholine (SDPC)が30％含まれることを見出している。本研究課題では、遅筋に多く存在するSDPCが遅筋特性にどのように貢献しているのかを明らかにし、生体膜を構成するPCに結合している脂肪酸の種類が筋機能を調節するか否かを検証する。

研究成果の概要

リン脂質のアシル鎖は、筋線維タイプで異なるが、そのメカニズムや生理的役割は不明である。我々はマウス長趾伸筋（EDL）では、PC分子の大部分はパルミチン酸（16:0-PC）を含んでいたが、ヒラメ筋では、16:0-PCに加えて、27.9％のPC分子がステアリン酸（18:0-PC）を含んでいることを明らかにした。LPGAT1のノックアウトは、マウス骨格筋における18:0-PCと18:0-PEの量を減少させ、LPGAT1を介したPCとPEの筋線維特異的アシル鎖プロファイルの制御を説明した。骨格筋におけるLPGAT1発現の喪失は持久力に影響を及ぼすことが示唆された。

研究成果の学術的意義や社会的意義

リン脂質は生体膜を構成する主要な脂質であるが、リン脂質に結合している脂肪酸種の制御に関する研究の歴史は浅く、組織レベルでの解明や組織の機能に及ぼす影響についての検討は遅れている。その理由として、脂質はゲノムに直接コードされないため解析が難しいことや、抗体を用いた検出が難しいことなどが考えられる。本研究課題では、骨格筋の筋線維タイプによるリン脂質分子種の相違を手がかりに、“生体を構成する脂質の質”と生体機能の関係性まで踏み込んだ解析を実施した。今回の研究成果は、栄養学における脂質の新たな意義を見出し、栄養学の新しい研究領域の開拓や新概念の提唱につながることが期待される。

研究成果

• [雑誌論文] LPGAT1/LPLAT7 regulates acyl chain profiles at the sn-1 position of phospholipids in murine skeletal muscles (2023)
  • 著者名/発表者名: Sato Tomoki、Umebayashi Shuhei、Senoo Nanami、Akahori Takumi、Ichida Hiyori、Miyoshi Noriyuki、Yoshida Takuya、Sugiura Yuki、Goto-Inoue Naoko、Kawana Hiroki、Shindou Hideo、Baba Takashi、Maemoto Yuki、Kamei Yasutomi、Shimizu Takao、Aoki Junken、Miura Shinji
  • 雑誌名: Journal of Biological Chemistry 巻: 299 号: 7 ページ: 104848-104848
  • DOI: 10.1016/j.jbc.2023.104848
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] LPLAT7 regulates acyl chain profiles at sn-1 position of phospholipids in murine skeletal muscle (2024)
  • 著者名/発表者名: Sato Tomoki、Umebayashi Shuhei、Senoo Nanami、Akahori Takumi、Ichida Hiyori、Miyoshi Noriyuki、Yoshida Takuya、Sugiura Yuki、Goto-Inoue Naoko、Kawana Hiroki、Shindou Hideo、Baba Takashi、Maemoto Yuki、Kamei Yasutomi、Shimizu Takao、Aoki Junken、Miura Shinji
  • 学会等名: DiscoverBMB2024 (San Antonio, USA)-American Society for Biochemistry and Molecular Biology, Annual Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] PGAT1/LPLAT7による骨格筋中リン脂質のアシル基リモデリング機構の解明とLPGAT1/LPLAT7欠損が骨格筋機能に及ぼす影響 (2023)
  • 著者名/発表者名: 滝田紗恵、梅林脩平、佐藤友紀、妹尾奈波、赤堀拓、三好規之、杉浦悠毅、井上菜穂子、川名裕己、幡野敦、松本雅記、進藤英雄、亀井康富、清水孝雄、青木淳賢、三浦進司
  • 学会等名: 第65回日本脂質生化学会
• [学会発表] リン脂質クオリティと骨格筋機能 (2022)
  • 著者名/発表者名: 三浦進司、佐藤友紀
  • 学会等名: 第76回日本栄養・食糧学会大会
  • 招待講演
• [学会発表] LPGAT1によるリン脂質のアシル基リモデリングと骨格筋機能(1) (2022)
  • 著者名/発表者名: 三浦進司、梅林脩平、佐藤友紀、妹尾奈波、赤堀拓、市田日和、三好規之、吉田卓矢、杉浦悠毅、井上菜穂子、川名裕己、進藤英雄、馬場崇、前本佑樹、亀井康富、清水孝雄、青木淳賢
  • 学会等名: 第95回日本生化学会大会
• [学会発表] PGAT1/LPLAT7-mediated regulation of acyl chain profiles in muscle phospholipids affects endurance capacity in mice. (2022)
  • 著者名/発表者名: Miura, S., Sato, T., Miyoshi, N., Sugiura, Y., Goto-Inoue, N., Kawana, H., Shindou, H., Kamei, Y., Shimizu, T. and Aoki, J.
  • 学会等名: 22nd IUNS-International Congress of Nutrition
  • 国際学会
• [学会発表] LPGAT1によるリン脂質のアシル基リモデリングと骨格筋機能(2) (2022)
  • 著者名/発表者名: 佐藤友紀、曾我茜、市田日和、榛葉有希、三好規之、三浦進司
  • 学会等名: 第95回日本生化学会大会
• [学会発表] 骨格筋に含まれるリン脂質のアシル基プロファイル制御機序の解明と生理学的意義 (2022)
  • 著者名/発表者名: 三浦進司、梅林脩平、佐藤友紀、妹尾奈波、赤堀拓、三好規之、杉浦悠毅、井上菜穂子、川名裕己、進藤英雄、亀井康富、清水孝雄、青木淳賢
  • 学会等名: 第8回日本筋学会学術集会
• [学会発表] アシル基転移酵素LPGAT1の過剰発現が骨格筋機能と性状に及ぼす影響 (2022)
  • 著者名/発表者名: 佐藤友紀、曾我茜、市田日和、榛葉有希、三好規之、三浦進司
  • 学会等名: 第8回日本筋学会学術集会
• [学会発表] アシル基転移酵素LPGAT1による骨格筋でのリン脂質リモデリングが持久運動能力に及ぼす影響 (2022)
  • 著者名/発表者名: 曾我茜、三浦菜穂、市田日和、赤堀拓、梅林脩平、妹尾奈波、三好規之、守田昭仁、亀井康富、川名裕己、青木淳賢、佐藤友紀、三浦進司
  • 学会等名: 第76回日本栄養・食糧学会大会
• [図書] 栄養・代謝物シグナルと食品機能 (2022)
  • 著者名/発表者名: 亀井 康富
  • 総ページ数: 236
  • 出版者: 羊土社
  • ISBN: 9784758104029
• [図書] 健康寿命の鍵を握る骨格筋 (2022)
  • 著者名/発表者名: 藤井 宣晴
  • 総ページ数: 227
  • 出版者: 羊土社
  • ISBN: 9784758104005