| 研究課題/領域番号 |
23K24032
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| 補助金の研究課題番号 |
22H02769 (2022-2023)
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 基金 (2024)
補助金 (2022-2023) |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分47030:薬系衛生および生物化学関連
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| 研究機関 | 国立研究開発法人理化学研究所 |
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研究代表者 |
小幡 史明 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, チームリーダー (40748539)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2024年度)
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| 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)
2024年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
2023年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円)
2022年度: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
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| キーワード | ショウジョウバエ / 排出 / 代謝恒常性 / 炎症 / 代謝 / 尿細管 / 自然免疫 / 排出物 / 老化 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では、ショウジョウバエを用いた研究により、排出によって保たれる個体レベルの代謝恒常性の分子機構を明らかにすることを目的としている。ショウジョウバエの排出器官であるマルピーギ管に着目し、その組織恒常性機構とその破綻による全身性の代謝生理異常について解析した。その結果、マルピーギ管で炎症が起こると、特定の抗菌ペプチドによる細胞傷害が起きることを見出し、その詳細な分子機構を解明した。さらにタンパク質摂食量に応じて、排出されるアミノ酸プロファイルが変化すること、そもそも排出されるアミノ酸に特異性があることを見出した。
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| 研究実績の概要 |
我々は生まれてから死ぬまで外部から栄養を摂取し続ける。個体の代謝状態を考える上で、摂取する栄養素やその吸収・代謝調節については頻繁に議論されてきた。一方、過剰な栄養摂取や不必要な代謝物が蓄積した際、それらを効率的に体外へと排出することで恒常性を担保する仕組みが考えられるが、その理解は立ち遅れている。本研究では、ショウジョウバエ遺伝学を用いて、全身的な代謝恒常性維持に資する腎尿細管からの排出機構を解明する。尿細管から排出される老廃物を網羅的に定量し、その排出を制御する機構を明らかにする。また、加齢にともなう腎機能破綻により、全身代謝恒常性が崩れる機構を解明するとともに、排出機能亢進による健康寿命延伸が可能かどうか検証する。本年度においては、正常な若齢個体における排出物中の代謝物(老廃物)を液体クロマトグラフィータンデム質量分析計 (LC-MS/MS)を用いて、高精度に定量した。また摂食するタンパク質量を変化させた場合のアミノ酸組成について定量し、アミノ酸の種類によって排出率に差が出ることを明らかにした。また、排出スピードを定量するため、2種類の色素を用いた解析系を構築した。一方、マルピーギ管(腎尿細管)にImd経路活性化による炎症応答が起きた場合に腎機能が低下することを見出した。このモデルでは細胞死や臓器傷害が起こること、RNAseqからHsp60ファミリーなどのストレス応答遺伝子が強く動くこと、また全身の水分バランスが崩れることを見出した。また、この傷害を引き起こす決定的な因子を遺伝学的にスクリーニングできた。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
当初計画していた解析は順調に行なうことが出来た。その結果、アミノ酸バランスに着目した排出系の解析を行うことで、より生理的に重要な排出依存的代謝恒常性機構を理解することができると考えられた。また、老化で起こる炎症応答による組織病態の解析については大きく進展し、予想もしないような責任分子を得ることができた。そのメカニズムをさらに解析することで、新規の排出器官傷害機構を理解することができると期待される。
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| 今後の研究の推進方策 |
排出物の分析については、感度の問題で定量できない代謝物も多かったため、液体クロマトグラフィータンデム質量分析計 (LC-MS/MS)の高感度化の必要性を感じ、アップデートを行なった。分析系の条件をさらに最適化し、より詳細な排出物プロファイルを行う予定である。また、基本的なプロファイルが終わり次第、排出に必要なトランスポーターの同定などを遺伝学的に進める予定である。老化・炎症による排出器官傷害機構については、さらに遺伝学的な解析を進め、そのメカニズムの理解を深化させる予定である。
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