オミックス解析を基盤とする栄養と遺伝子発現制御系の相互作用の解明

2005 年度 研究成果報告書概要

• 研究課題/領域番号: 15380090
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 食品科学
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 加藤 久典 東京大学, 大学院・農学生命科学研究科, 助教授 (40211164)
• 研究分担者: 吉澤 史昭 宇都宮大学, 農学部, 助教授 (10269243)
• 研究期間 (年度): 2003 – 2005
• キーワード: トランスクリプトミクス / ニュートリゲノミクス / プロテオミクス / アミノ酸 / 食餌タンパク質 / 食品安全性 / 転写因子 / データベース

研究概要

食餌タンパク質の効果のトランスクリプトーム解析を進め、タンパク質栄養が脂肪組織の遺伝子発現プロファイルに及ぼす影響の解析を行った。PPARγの発現上昇などがタンパク質栄養悪化時のインスリン感受性上昇に関わっていると予想された。さらに各種動物性タンパク質の機能性の解析を試みた。一方、肝ガン培養細胞系を用いたアミノ酸欠乏の影響のトランスクリプトーム解析とさらにプロテオーム解析を行った。アミノ酸に直接応答して発現が変わる遺伝子を数多く見出すことができ、またその中には転写因子や翻訳制御因子も多く含まれることがわかった。さらに、オミックス解析をアミノ酸の過剰毒性の検討に利用することが可能かどうかを調べた。過剰シスチンの毒性には肝臓や心臓が主要な標的となっていることがわかった。
次にアミノ酸による転写や翻訳の制御系について、より詳細に調べた。タンパク質栄養の影響を仲介するFoxoやトランスクリプトーム解析により重要性が示されたATFなどの転写因子を中心に、その役割を検討した。また、アミノ酸がインスリンシグナルを制御する機構についても、仲介因子IRS-1のリン酸化の制御に着目して調べた。アミノ酸がホスファターゼを調節し、細胞の情報伝達に影響を与える新たな機構を提唱するに至った。
さらに、ニュートリゲノミクスにおけるオミックス解析の新たな方向性を探る目的で、食品の安全性評価へのトランスクリプトミクスの応用を図った。低アレルゲン化小麦粉の安全性が確認され、この手法の有効性が示された。
ニュートリゲノミクス分野を発展させる手段として、データベースの開発と利用が不可欠であると考え、これを作成して公開するに至った。DNAマイクロアレイの生データと文献情報の蓄積を進めた。

研究成果

• [雑誌論文] Safety evaluation of a hypoallergenic wheat flour using DNA microarray. (2006)
  • 著者名/発表者名: Narasaka, S., Endo, Y., Fu, ZW., Moriyama, M., Arai, S., Abe, K., Kato, H.
  • 雑誌名: Biosci. Biotechnol. Biochem. 70・6(印刷中)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Intravenous administration of amino acids during anesthesia stimulates muscle protein synthesis and heat accumulation in the body. (2006)
  • 著者名/発表者名: Yamaoka I., Doi M., Nakayama M., Ozeki A., Mochizuki S., Sugahara K., Yoshizawa F.
  • 雑誌名: Am J Physiol Endocrinol Metab. 290・5(印刷中)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Biosci. Biotechnol. Biochem. (2005)
  • 著者名/発表者名: Hirao, T., Imai, S., Sawada, H., Shiomi, N., Hachimura, S., Kato, H.
  • 雑誌名: PCR method for detecting trace amounts of buckwheat (Fagopyrum spp.) in food. 69・4 ページ: 724-731
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] J. Agric. Food Chem. (2005)
  • 著者名/発表者名: Tachibana, N., Matsumoto, I., Fukui, K., Arai, S., Kato, H., Abe, K.
  • 雑誌名: Intake of soy protein isolate alters hepatic gene expression in rats. 53・10 ページ: 4253-4257
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Disruption of the availability of amino acids induces a rapid reduction of serine phosphorylation of insulin receptor substrate-1 in vivo and in vitro. (2005)
  • 著者名/発表者名: Ohne, Y., Toyoshima, Y., Kato, H.
  • 雑誌名: Biosci. Biotechnol. Biochem. 69・5 ページ: 989-998
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] A nutrigenomics database - Integrated repository for publications and associated microarray data in nutrigenomics research. (2005)
  • 著者名/発表者名: Saito, K., Arai, S., Kato, H.
  • 雑誌名: Brit. J. Nutr. 94・4 ページ: 496-495
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] A perspective on DNA microarray technology in food and nutritional science. (2005)
  • 著者名/発表者名: Kato, H., Saito, K., Kimura, T.
  • 雑誌名: Curr. Opin. Clin. Nutr. Metab. Care 8・5 ページ: 516-522
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Transcriptomics and metabolomics of diertary leucine excess. (2005)
  • 著者名/発表者名: Matsuzaki, K., Kato, H., Sakai, R., Toue, S., Amao, M., Kimura, T.
  • 雑誌名: J. Nutr. 135・6 ページ: 1571-1575
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Effect of orally administered branched-chain amino acids on protein synthesis and degradation in rat skeletal muscle. (2005)
  • 著者名/発表者名: Yoshizawa F., Nagasawa T., Sugahara K.
  • 雑誌名: Asian-Aust. J. Animal. Sci. 18・1 ページ: 133-140
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Adaptive changes in translation initiation activities for rat pancreatic protein synthesis with feeding of a high-protein diet. (2005)
  • 著者名/発表者名: Hashi M., Yoshizawa F., Onozuka E., Ogata M., Hara H.
  • 雑誌名: J. Nutr. Biochem. 16・8 ページ: 507-512
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Isoleucine, a blood glucose-lowering amino acid, increases glucose uptake in rat skeletal muscle in the absence of increases in AMP-activated protein kinase activity. (2005)
  • 著者名/発表者名: Doi M., Yamaoka I., Nakayama M., Mochizuki S., Sugahara K., Yoshizawa F.
  • 雑誌名: J. Nutr. 135・9
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] PCR method for detecting trace amounts of buckwheat (Fagopyrum spp.) in food. (2005)
  • 著者名/発表者名: Hirao, T., Imai, S., Sawada, H., Shiomi, N., Hachimura, S., Kato, H.
  • 雑誌名: Biosci.Biotechnol.Biochem. 69-4 ページ: 724-731
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Intake of soy protein isolate alters hepatic gene expression in rats. (2005)
  • 著者名/発表者名: Tachibana, N., Matsumoto, I., Fukui, K., Arai, S., Kato, H., Abe, K.
  • 雑誌名: J.Agric.Food Chem. 53-10 ページ: 4253-4257
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Disruption of the availability of amino acids induces a rapid reduction of serine phosphorylation of insulin receptor substrate-1 in vivo and in vitro. (2005)
  • 著者名/発表者名: Ohne, Y., Toyoshima, Y., Kato, H.
  • 雑誌名: Biosci.Biotechnol.Biochem. 69-5 ページ: 989-998
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] A nutrigenomics database Integrated repository for publications and associated microarray data in nutrigenomics research. (2005)
  • 著者名/発表者名: Saito, K., Arai, S., Kato, H.
  • 雑誌名: Brit.J.Nutr. 94-4 ページ: 493-495
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] A perspective on DNA microarray technology in food and nutritional science. (2005)
  • 著者名/発表者名: Kato, H., Saito, K., Kimura, T.
  • 雑誌名: Curr.Opin.Clin.Nutr.Metab.Care 8-5 ページ: 516-522
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Transcriptomics and metabolomics of dietary leucine excess. (2005)
  • 著者名/発表者名: Matsuzaki, K., Kato, H., Sakai, R., Toue, S., Amao, M., Kimura, T.
  • 雑誌名: J.Nutr. 135-6 ページ: 1571-1575
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Effect of orally administered branched-chain amino acids on protein synthesis and degradation in rat skeletal muscle. (2005)
  • 著者名/発表者名: Yoshizawa F., Nagasawa T., Sugahara K.
  • 雑誌名: Asian-Aust.J.Animal.Sci. 18-1 ページ: 133-140
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Adaptive changes in translation initiation activities for rat pancreatic protein synthesis with feeding of a high-protein diet. (2005)
  • 著者名/発表者名: Hashi M., Yoshizawa F., Onozuka E., Ogata M., Hara H.
  • 雑誌名: J.Nutr.Biochem. 16-8 ページ: 507-512
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Isoleucine, a blood glucose-lowering amino acid, increases glucose uptake in rat skeletal muscle in the absence of increases in AMP-activated protein kinase activity. (2005)
  • 著者名/発表者名: Doi M., Yamaoka I., Nakayama M., Mochizuki S., Sugahara K., Yoshizawa F.
  • 雑誌名: J.Nutr. 135-9 ページ: 2103-2108
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] J. Mol. Endocrinol. (2004)
  • 著者名/発表者名: Toyoshima, Y., Ohne, Y., Takahashi, S.-I., Noguchi, T., Kato, H.
  • 雑誌名: Dietary protein deprivation decreases the serine phosphorylation of insulin receptor substrate-1 in rat skeletal muscle. 32・2 ページ: 519-531
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Briofactors (2004)
  • 著者名/発表者名: Kato, H., Narasaka, S., Endo, Y., Abe, K., Arai, S.
  • 雑誌名: DNA microarray analyses of the effects of dietary proteins. 21・1 ページ: 11-13
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Dietary protein deprivation decreases the serine phosphorylation of insulin receptor substrate-1 in rat skeletal muscle. (2004)
  • 著者名/発表者名: Toyoshima, Y., Ohne, Y., Takahashi, S.-I., Noguchi, T., Kato, H.
  • 雑誌名: J.Mol.Endocrinol. 32-2 ページ: 519-531
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] DNA microarray analyses of the effects of dietary proteins. (2004)
  • 著者名/発表者名: Kato, H., Narasaka, S., Endo, Y., Abe, K., Arai, S.
  • 雑誌名: Biofactors 21-1 ページ: 11-13
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Biosci. Biotechnol. Biochem. (2003)
  • 著者名/発表者名: Oishi, Y., Kato, H., Noguchi, T.
  • 雑誌名: Dietary protein is a potent regulator of the hyaluronan synthase gene in rat skin. 67・4 ページ: 736-742
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] J. Nutr. (2003)
  • 著者名/発表者名: Kato, H., Kimura, T.
  • 雑誌名: Evaluation of the effects of the dietary intake of proteins and amino acids by DNA microarray technology. 133・6 ページ: 2073S-2077S
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Dietary protein is a potent regulator of the hyaluronan synthase gene in rat skin. (2003)
  • 著者名/発表者名: Oishi, Y., Kato, H., Noguchi, T.
  • 雑誌名: Biosci.Biotechnol.Biochem. 67-4 ページ: 736-742
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Evaluation of the effects of the dietary intake of proteins and amino acids by DNA microarray technology. (2003)
  • 著者名/発表者名: Kato, H., Kimura, T.
  • 雑誌名: J.Nutr. 133-6 ページ: 2073S-2077S
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Safety evaluation of a hypoallergenic wheat flour using DNA microarray.
  • 著者名/発表者名: Narasaka, S., Endo, Y., Fu, ZW., Moriyama, M.Arai, S., Abe, K., Kato, H.
  • 雑誌名: Biosci.Biotechnol.Biochem. 70-6 (in press)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Intravenous administration of amino acids during anesthesia stimulates muscle protein synthesis and heat accumulation in the body.
  • 著者名/発表者名: Yamaoka I., Doi M., Nakayama M., Ozeki A., Mochizuki S., Sugahara K., Yoshizawa F.
  • 雑誌名: Am J Physiol Endocrinol Metab. 290-5 (in press)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [図書] 健康栄養学-健康科学としての栄養生理化学 (2005)
  • 著者名/発表者名: 小田裕昭, 加藤久典, 関泰一郎
  • 総ページ数: 237
  • 出版者: 共立出版
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より