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2014 年度 実績報告書

転写環境の構築とアミノ酸代謝のクロストーク制御

計画研究

研究領域生命素子による転写環境とエネルギー代謝のクロストーク制御
研究課題/領域番号 23116004
研究機関筑波大学

研究代表者

深水 昭吉  筑波大学, 生命環境系, 教授 (60199172)

研究分担者 高橋 秀和  山口大学, 医学(系)研究科(研究院), 講師 (90450402)
研究期間 (年度) 2011-04-01 – 2016-03-31
キーワード線虫 / S-adenosylmethionine / メチオニン代謝 / メチル化 / 転写 / LC-MS/MS / 栄養
研究実績の概要

代謝と転写環境をつなぐ生命素子の1つとして、メチル化修飾反応のメチル基供与体であるSAMに着目してきた。SAMは生体内において、必須アミノ酸であるメチオニンとATPからSAM合成酵素 (線虫ではSAMS [SAM synthetase]、哺乳類ではMAT [methionine adenosyltransferase]) を介して生成されることから、「食餌・栄養の摂取」や「メチオニン代謝サイクル」などがSAM量を規定する律速段階であると予想される。この可能性をモデル生物や培養細胞を用いて検証すると共に、SAM量の変動がメチル化修飾を介して転写環境、さらには個体機能に与える影響についても解析を進めてきた。

[I]生体における生命素子の分析技術の確立
SAMとメチル化の関係性に加え、脱メチル化反応の補酵素であるα-ケトグルタル酸にも着目し、その分析・定量方法の確立に成功した。この技術を用いて、生体サンプルのα-ケトグルタル酸量やアセチルCoA量等を測定することができた。
[II]メチオニン代謝回路の制御とその個体解析
メチオニン代謝回路を制御する遺伝子を同定する事ができた。ノックダウンやトランスジェニック等の手法を用いて、この遺伝子のメチオニン回路に及ぼす役割やそれが個体機能に与える影響について解析を行った。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

当初計画した「生体における生命素子の分析技術の確立」については、α-ケトグルタル酸やアセチルCoA量などの分析・定量実験法を確立することに成功しており、計画した研究内容はすでに完了した。現在は、生命素子を産生する代謝経路に分析範囲を拡大し、代謝物の分析・定量法の確立のために研究を進めている。具体的には、TCA回路やアミノ酸代謝経路の解析に着手しており、順調に進行している。また、確立してきた分析技術をもとに生体サンプルでの代謝物量を測定し、その結果から代謝酵素の発現量との相関を評価できるようになった。さらに、分析範囲の拡大により、遺伝子機能が代謝に与える影響について詳細な議論が可能となった。
また、「メチオニン代謝回路の制御とその個体解析」についても、メチオニン代謝回路を制御する遺伝子の同定に成功している。同定した遺伝子のノックダウン線虫において、メチオニン回路の代謝物が大きく変動する事を突き止めた。さらに研究を進めるために、トランスジェニック線虫を作製し、遺伝子発現部位や細胞内局在についても解析している。個体機能としては、成長速度、産卵数、寿命に焦点を絞り、ノックダウンや過剰発現によってそれらの表現型が変化する事を明らかにした。現在は、遺伝子が機能するカスケードを解明するため、エピスタシス解析や関連代謝物の定量分析を進めている。
上記した分析化学的解析と遺伝子の個体機能解析は、それぞれ順調に進展している。また相互に解析結果を還元する事で多角的な視点で研究を俯瞰できるようになり、今後の成果が期待できる。従って、実験計画は順調に進展している。

今後の研究の推進方策

本計画研究では、タンパク質の翻訳後修飾を介した転写環境の変化と、代謝に伴う修飾基供与体や補酵素の産生経路の有機的な連動を「転写代謝ネットワーク」と捉え直し、遺伝学・分子生物学的手法・分析化学技術を駆使してその分子基盤の解明を目指す。具体的には、以下の3点を中心に解析を行う。

[I]栄養・食餌がSAM生成量および個体機能に与える影響
[II]メチル化修飾による転写環境の構築と個体機能制御
[III]生体における生命素子の分析・定量

  • 研究成果

    (26件)

すべて 2015 2014 その他

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (24件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Protein arginine methyltransferase 7 has a novel homodimer-like structure formed by tandem repeats2014

    • 著者名/発表者名
      Hasegawa, M., Toma-Fukai, S., Kim, JD., Fukamizu, A., and Shimizu, T.
    • 雑誌名

      FEBS Letter

      巻: 588 ページ: 1942-1948

    • DOI

      10.1016/j.febslet.2014.03.053.

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 食餌性メチオニン制限がメチオニン量及び S-adenosyl-L-methionine量 へ与える影響2015

    • 著者名/発表者名
      山内理恵子、廣田恵子、徐照、加香孝一郎、大徳浩照、深水昭吉
    • 学会等名
      冬の若手ワークショップ 2015
    • 発表場所
      群馬県渋川市 ホテル松本楼
    • 年月日
      2015-02-06 – 2015-02-06
  • [学会発表] 長寿変異体における転写因子DAF-16の転写活性化能の評価2015

    • 著者名/発表者名
      新生翔, 大徳浩照, 金子悠太, 廣田恵子, 深水昭吉
    • 学会等名
      冬の若手ワークショップ 2015
    • 発表場所
      群馬県渋川市 ホテル松本楼
    • 年月日
      2015-02-06 – 2015-02-06
  • [学会発表] 核小体因子NucleomethylinによるrRNAメチル化制御機構の解析2015

    • 著者名/発表者名
      横山航、和久剛、仲島由佳、深水昭吉
    • 学会等名
      冬の若手ワークショップ 2015
    • 発表場所
      群馬県渋川市 ホテル松本楼
    • 年月日
      2015-02-06 – 2015-02-06
  • [学会発表] A UPLC-based quantitative method for measuring asymmetric dimethylarginine in cellular proteins2015

    • 著者名/発表者名
      沙亮,加香孝一郎,大徳浩照,深水昭吉
    • 学会等名
      冬の若手ワークショップ 2015
    • 発表場所
      群馬県渋川市 ホテル松本楼
    • 年月日
      2015-02-06 – 2015-02-06
  • [学会発表] 紫外線DNA損傷応答におけるフォークヘッド型転写因子FOXO1/DAF-16の役割2015

    • 著者名/発表者名
      金子悠太, 大徳浩照, 吉用賢治, 松本佳保里, 米野千尋, 深水昭吉
    • 学会等名
      冬の若手ワークショップ 2015
    • 発表場所
      群馬県渋川市 ホテル松本楼
    • 年月日
      2015-02-05 – 2015-02-05
  • [学会発表] アルギニンN-メチル基転移酵素の探索2015

    • 著者名/発表者名
      狩野明彦,加香孝一郎,廣田恵子,深水昭吉
    • 学会等名
      冬の若手ワークショップ 2015
    • 発表場所
      群馬県渋川市 ホテル松本楼
    • 年月日
      2015-02-05 – 2015-02-05
  • [学会発表] Citric acid is required for embryonic development in Caenorhabditis elegans2015

    • 著者名/発表者名
      波田一誠,稲野辺愛,廣田恵子,加香孝一郎,深水昭吉
    • 学会等名
      冬の若手ワークショップ 2015
    • 発表場所
      群馬県渋川市 ホテル松本楼
    • 年月日
      2015-02-05 – 2015-02-05
  • [学会発表] Crosstalk between Transcription and Metabolism2014

    • 著者名/発表者名
      深水昭吉
    • 学会等名
      The 4D nucleome 2014
    • 発表場所
      広島県廿日市市 安芸グランドホテル
    • 年月日
      2014-12-17 – 2014-12-19
  • [学会発表] メチル化の作用点と機能2014

    • 著者名/発表者名
      深水昭吉
    • 学会等名
      第32回染色体ワークショップ・第13回核ダイナミクス研究会
    • 発表場所
      広島県廿日市市 安芸グランドホテル
    • 年月日
      2014-12-16 – 2014-12-16
  • [学会発表] アコニターゼ2はEGFシグナル経路を介してα-チューブリンのアセチル化レベルを制御する2014

    • 著者名/発表者名
      柴沼 香穂, 大徳 浩照, 加香 孝一郎, 金子 悠太, 深水 昭吉
    • 学会等名
      第37回 日本分子生物学会年会
    • 発表場所
      神奈川県横浜市 パシフィコ横浜
    • 年月日
      2014-11-27 – 2014-11-27
  • [学会発表] メチル化制御と遺伝子発現2014

    • 著者名/発表者名
      深水昭吉
    • 学会等名
      第12回RCGMフロンティア国際シンポジウム
    • 発表場所
      埼玉県日高市 埼玉医科大学ゲノム医学研究センター(RCGM)
    • 年月日
      2014-10-31 – 2014-10-31
  • [学会発表] 長寿転写因子DAF-16のin vivoにおける制御機構の解明2014

    • 著者名/発表者名
      米野 千尋, 新生 翔, 大徳 浩照, 金子 悠太, 深水 昭吉
    • 学会等名
      第87回 日本生化学会年会
    • 発表場所
      京都府京都市 京都国際会議場
    • 年月日
      2014-10-17 – 2014-10-17
  • [学会発表] 線虫 Caenorhabditis elegans の胚における TCA 回路の代謝フラックスとその機能2014

    • 著者名/発表者名
      Hada K, Kako K, Hirota K, Fukamizu A.
    • 学会等名
      第87回日本生化学会大会
    • 発表場所
      京都府京都市 国立京都国際会館
    • 年月日
      2014-10-17 – 2014-10-17
  • [学会発表] 紫外線DNA損傷応答におけるフォークヘッド型転写因子FOXO1/DAF-16の役割2014

    • 著者名/発表者名
      金子 悠太, 大徳 浩照, 吉用 賢治, 松本 佳保里, 米野 千尋, 深水 昭吉
    • 学会等名
      第87回 日本生化学会年会
    • 発表場所
      京都府京都市 京都国際会議場
    • 年月日
      2014-10-17 – 2014-10-17
  • [学会発表] Dietary methionine restriction in axenic medium decreases both methionine and S-adenosyl-L-methionine levels. 6th Asia-pacific C.elegans Meeting2014

    • 著者名/発表者名
      Yamauchi, R., Hirota, K., Xu, Z., Iizuka, K., Daitoku, H., Kako, K., Fukamizu, A.
    • 学会等名
      6th Asia-pacific C.elegans Meeting
    • 発表場所
      奈良県奈良市 奈良県新公会堂
    • 年月日
      2014-07-15 – 2014-07-15
  • [学会発表] Elucidation of regulation of longevity transcription factor DAF-16 in vivo2014

    • 著者名/発表者名
      米野 千尋, 新生 翔, 大徳 浩照, 金子 悠太, 深水 昭吉
    • 学会等名
      平成26年度 転写代謝システム領域班会議
    • 発表場所
      宮城県仙台市 岩沼屋
    • 年月日
      2014-07-12 – 2014-07-12
  • [学会発表] 線虫Caenorhabditis elegans の初期胚における代謝物質の同定2014

    • 著者名/発表者名
      波田一誠,加香孝一郎,廣田恵子,深水昭吉
    • 学会等名
      平成26年度 転写代謝システム領域班会議
    • 発表場所
      宮城県仙台市 岩沼屋
    • 年月日
      2014-07-12 – 2014-07-12
  • [学会発表] 食餌性メチオニン制限によるメチオニン及び S-adenosyl-L-methionine への影響2014

    • 著者名/発表者名
      山内理恵子、廣田恵子、徐照、飯塚慧、大徳浩照、加香孝一郎、深水昭吉
    • 学会等名
      平成26年度 転写代謝システム領域班会議
    • 発表場所
      宮城県仙台市 岩沼屋
    • 年月日
      2014-07-12 – 2014-07-12
  • [学会発表] 線虫Caenorhabditis elegans におけるphosphoethanolamine methyltransferase-1 の SAM代謝への影響2014

    • 著者名/発表者名
      石原誠司、廣田恵子、加香孝一郎、深水昭吉
    • 学会等名
      平成26年度 転写代謝システム領域班会議
    • 発表場所
      宮城県仙台市 岩沼屋
    • 年月日
      2014-07-12 – 2014-07-12
  • [学会発表] 核小体タンパク質NMLによるリボソーム制御機構の解析2014

    • 著者名/発表者名
      横山航、和久剛、仲島由佳、深水昭吉
    • 学会等名
      平成26年度 転写代謝システム領域班会議
    • 発表場所
      宮城県仙台市 岩沼屋
    • 年月日
      2014-07-12 – 2014-07-12
  • [学会発表] ヒスチジンNt-メチル基転移酵素の探索2014

    • 著者名/発表者名
      狩野明彦,加香孝一郎,廣田恵子,深水昭吉
    • 学会等名
      平成26年度 転写代謝システム領域班会議
    • 発表場所
      宮城県仙台市 岩沼屋
    • 年月日
      2014-07-11 – 2014-07-13
  • [学会発表] SAM代謝とメチル基転移酵素2014

    • 著者名/発表者名
      深水昭吉,廣田恵子,大徳浩照,加香孝一郎
    • 学会等名
      平成26年度 転写代謝システム領域班会議
    • 発表場所
      宮城県仙台市 岩沼屋
    • 年月日
      2014-07-11 – 2014-07-13
  • [学会発表] Methylation related to transcription and metabolism2014

    • 著者名/発表者名
      深水昭吉
    • 学会等名
      第37回日本基礎老化学会大会
    • 発表場所
      愛知県知多郡東浦町 あいち健康プラザ
    • 年月日
      2014-06-26 – 2014-06-27
  • [学会発表] エピゲノムと代謝2014

    • 著者名/発表者名
      深水昭吉
    • 学会等名
      第87回日本内分泌学会学術総会
    • 発表場所
      福岡県福岡市 福岡国際会議場
    • 年月日
      2014-04-24 – 2014-04-24
  • [備考] 深水昭吉研究室

    • URL

      http://akif2.tara.tsukuba.ac.jp/Top_iweb/Welcome.html

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公開日: 2016-06-01  

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