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2019 年度 実施状況報告書

生体膜脂質の恒常性維持機構の解析

研究課題

研究課題/領域番号 18K05433
研究機関京都大学

研究代表者

長尾 耕治郎  京都大学, 工学研究科, 助教 (40587325)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
キーワードfatty acid
研究実績の概要

物質輸送や情報伝達、細胞分裂など生体膜を場とする細胞機能の多くは生体膜の脂質組成の変化の影響を強く受ける。このため、細胞機能を維持するために、生体膜の脂質組成は積極的に制御されていると考えられている。例えば、リン脂質を構成する脂肪酸に含まれる二重結合の数は生体膜の物性を変化させるため、脂肪酸に二重結合を導入することで不飽和脂肪酸を生合成する脂肪酸不飽和化酵素の発現や活性は厳密に制御される必要がある。しかしながら、生物がどのように生体膜の脂質組成の変化を感知し、その変化に適応しているのかはよくわかっていない。これまで生体膜脂質の研究に主に用いられてきた哺乳動物には二重結合の導入部位が異なる複数の脂肪酸不飽和化酵素が存在する。一方、ショウジョウバエには⊿9位に二重結合を導入する⊿9脂肪酸不飽和化酵素しか存在していない。また、ショウジョウバエには生体膜の物性に影響を与える多価不飽和脂肪酸やステロールがほとんど存在しないため、ショウジョウバエにおける生体膜脂質の制御は比較的シンプルであると想定される。このため、ショウジョウバエは生体膜の脂質組成の変化を感知し、適応する機構の解析に適した生物である。そこで本研究では、ショウジョウバエを用いて、生体膜脂質の制御機構の解析を行う。我々は生体膜の脂質組成を改変したモデル細胞を作製するために、⊿9脂肪酸不飽和化酵素を欠損したショウジョウバエ培養細胞を樹立した。そこで本研究では、⊿9脂肪酸不飽和化酵素欠損細胞を用いて、生物が生体膜脂質の恒常性を維持する機構の解明を目指す。また、培養細胞にて得られた知見をショウジョウバエ個体を用いた研究により検証することで、細胞膜脂質の生物学的機能解明へと繋げる。

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

⊿9脂肪酸不飽和化酵素欠損細胞において機能変動する因子を数多く同定し、その因子の機能から⊿9脂肪酸不飽和化酵素の機能と連関する細胞機能を明らかにした。また、⊿9脂肪酸不飽和化酵素の欠損により影響を受ける細胞内小器官を同定し、その制御に関わる因子を同定した。また、ショウジョウバエ個体においても⊿9脂肪酸不飽和化酵素の発現を組織特異的に制御することにより、機能変動する因子を見出した。

今後の研究の推進方策

⊿9脂肪酸不飽和化酵素欠損細胞において機能変動することを見出した因子の制御機構ならびに、その制御により細胞増殖やエネルギー産生などの細胞機能がどのような影響を受けるのかを明らかにする。また、ショウジョウバエ個体を用いた解析により、⊿9脂肪酸不飽和化酵素の機能と連関した因子がショウジョウバエ幼虫の生育へ与える影響を評価する。

次年度使用額が生じた理由

2018年度に見出した因子が当初の想定以上に⊿9脂肪酸不飽和化酵素の機能発現に重要であった。このため、2019年度に実施予定であった制御因子探索実験の費用の一部を2020年度に繰り越し、既に同定した因子の機能解析への費用に充てることにした。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2020 2019

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Changes in the physicochemical properties of fish cell membranes during cellular senescence2020

    • 著者名/発表者名
      Akifumi Shiomi, Kohjiro Nagao, Hisae Kasai, Yuji Hara, Masato Umeda
    • 雑誌名

      BIOSCIENCE, BIOTECHNOLOGY, AND BIOCHEMISTRY

      巻: 84 ページ: 583-593

    • DOI

      10.1080/09168451.2019.1695576.

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Structure and Function of Δ9-Fatty Acid Desaturase2019

    • 著者名/発表者名
      Kohjiro Nagao, Akira Murakami, Masato Umeda
    • 雑誌名

      Chemical and Pharmaceutical Bulletin

      巻: 67 ページ: 327-332

    • DOI

      10.1248/cpb.c18-01001.

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Different mechanisms for selective transport of fatty acids using a single class of lipoprotein in Drosophila2019

    • 著者名/発表者名
      Naoya Matsuo, Kohjiro Nagao, Takuto Suito, Naoto Juni, Utako Kato, Yuji Hara, Masato Umeda
    • 雑誌名

      Journal of Lipid Research

      巻: 60 ページ: 1199-1211

    • DOI

      10.1194/jlr.M090779.

    • 査読あり
  • [学会発表] 膜脂質代謝を介する細胞内温度の制御機構2019

    • 著者名/発表者名
      長尾 耕治郎, 村上 光, 岡部 弘基, 坂口 怜子, 原田 慶恵, 梅田 眞郷
    • 学会等名
      Biothermology Workshop 2019
    • 招待講演
  • [学会発表] CPT1に依存しないミトコンドリアへの脂肪酸輸送機構解析2019

    • 著者名/発表者名
      長尾耕治郎, 大平直義, 石井隆太, 葭原啓, 小西翔, 従二直人, 原雄二, 梅田眞郷
    • 学会等名
      第61回 日本脂質生化学会
  • [学会発表] CPT1-Independent Fatty Acid Transport for Mitochondrial β-Oxidation in Drosophila melanogaster2019

    • 著者名/発表者名
      Kohjiro Nagao, Naoyoshi Ohira, Ryuta Ishii, Keita Yoshihara, Sho Konishi, Naoto Juni, Yuji Hara, Masato Umeda
    • 学会等名
      60th ICBL
    • 国際学会

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公開日: 2021-01-27  

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