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2019 年度 実績報告書

2型糖尿病の代謝アダプテーション

計画研究

研究領域代謝アダプテーションのトランスオミクス解析
研究課題/領域番号 17H06300
研究機関東京大学

研究代表者

黒田 真也  東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (50273850)

研究分担者 尾崎 遼  筑波大学, 医学医療系, 准教授 (10743346) [辞退]
幡野 敦  国立研究開発法人理化学研究所, 生命医科学研究センター, 客員研究員 (30755533)
研究期間 (年度) 2017-06-30 – 2022-03-31
キーワードトランスオミクス
研究実績の概要

本年度は、2型糖尿病の代謝アダプテーションの解析として、健常マウスと肥満のモデルマウスであるob/obマウスに対して経口グルコース投与を行い、肝臓における糖代謝制御のトランスオミクスネットワークを構築した(小鍛冶ら、Sci. Signal. 2020)。このネットワークを健常マウスとob/obマウス間で比較したところ、正常マウスとob/obマウスの肝臓での糖代謝は両マウス間で共通の制御が少なく、大きく異なることが明らかとなった。健常マウスの糖代謝はAktとErk経路、およびアロステリック制御を中心とした代謝物自身により速く制御されていた。一方、ob/obマウスでは野生型マウスで見られた速い糖代謝制御の多くが失われ、代償的に遅い遺伝子発現により制御されていることが明らかとなった。また全身の糖代謝制御は肝臓や骨格筋などの臓器連関によって制御されている。そこで、肝臓に加えて筋肉における糖代謝制御のトランスオミクスネットワークを構築し、血液の代謝物データと統合した(江上ら、iScience, 2021)。空腹時の体内において代謝恒常性の中枢を担う肝臓-筋肉間の臓器連関代謝サイクルである、グルコース-アラニンやグルコース-乳酸、ケトン体代謝回路の3つのサイクルに着目した。その結果、ob/obマウスにおいては、糖の代謝に関わるグルコース-アラニンとグルコース-乳酸回路では、(i)肝臓でのアラニンや乳酸の輸送体を介した取り込みや、それらの代謝物を基質としたグルコースの産生が増えること、(ii)筋肉での輸送体を介したグルコースの取り込みの障害や、解糖系代謝酵素の発現が減弱しグルコースの消費やアラニンの産生が減少することが明らかとなった。

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

本年度は肝臓での糖応答のトランスオミクスネットワークまでを予定していたが、さらに来年度以降予定していた肝臓と筋肉の臓器連関差分トランスオミクスネットワークまで同定することに成功した。

今後の研究の推進方策

来年度成功した肝臓と筋肉の臓器連関差分トランスオミクスネットワークに加えて、糖応答ネットワークについても同定を試みる。

  • 研究成果

    (4件)

すべて 2021 2020

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件)

  • [雑誌論文] Trans-omic analysis reveals obesity-associated dysregulation of inter-organ metabolic cycles between the liver and skeletal muscle2021

    • 著者名/発表者名
      1.Egami, R., Kokaji, T., Hatano, A., Yugi, K., Eto, M., Morita, K., Ohno, S., Fujii, M., Hironaka, K., Uematsu, S., Terakawa, A., Bai, Y., Pan, Y., Tsuchiya, T., Ozaki, H., Inoue, H., Uda, S., Kubota, H., Suzuki, Y., Matsumoto, M., Nakayama, K., Hirayama, A., Soga, T., Kuroda, S.
    • 雑誌名

      iScience

      巻: 24 ページ: 102217~102217

    • DOI

      10.1016/j.isci.2021.102217

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Transomics analysis reveals allosteric and gene regulation axes for altered hepatic glucose-responsive metabolism in obesity2020

    • 著者名/発表者名
      2.Kokaji, T., Hatano, A., Ito, Y., Yugi, K., Eto, M., Morita, K., Ohno, S., Fujii, M., Hironaka, K., Egami, R., Terakawa, A., Tsuchiya, T., Ozaki, H., Inoue, H., Uda, S., Kubota, H., Suzuki, Y., Ikeda, K., Arita, M., Matsumoto, M., Nakayama, I. K., Hiroyama, A., Soga, T., & Kuroda, S
    • 雑誌名

      Science Signaling

      巻: 13 ページ: eaaz1236

    • DOI

      10.1126/scisignal.aaz1236

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Trans-omic Analysis Reveals ROS-Dependent Pentose Phosphate Pathway Activation after High-Frequency Electrical Stimulation in C2C12 Myotubes2020

    • 著者名/発表者名
      Hoshino Daisuke、Kawata Kentaro、Kunida Katsuyuki、Hatano Atsushi、Yugi Katsuyuki、Wada Takumi、Fujii Masashi、Sano Takanori、Ito Yuki、Furuichi Yasuro、Manabe Yasuko、Suzuki Yutaka、Fujii Nobuharu L.、Soga Tomoyoshi、Kuroda Shinya
    • 雑誌名

      iScience

      巻: 23 ページ: 101558~101558

    • DOI

      10.1016/j.isci.2020.101558

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Kinetic Trans-omic Analysis Reveals Key Regulatory Mechanisms for Insulin-Regulated Glucose Metabolism in Adipocytes2020

    • 著者名/発表者名
      Ohno Satoshi、Quek Lake-Ee、Krycer James R.、Yugi Katsuyuki、Hirayama Akiyoshi、Ikeda Satsuki、Shoji Futaba、Suzuki Kumi、Soga Tomoyoshi、James David E.、Kuroda Shinya
    • 雑誌名

      iScience

      巻: 23 ページ: 101479~101479

    • DOI

      10.1016/j.isci.2020.101479

    • 査読あり

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公開日: 2021-12-27  

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