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2019 年度 実施状況報告書

脂肪酸がシグナルとして個体成長を促進するメカニズムの解明

研究課題

研究課題/領域番号 18K06246
研究機関東京大学

研究代表者

福山 征光  東京大学, 大学院薬学系研究科(薬学部), 講師 (20422389)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
キーワード線虫 / 脂肪酸 / 分子遺伝学 / 成長 / アミノ酸
研究実績の概要

これまでに、野生型では成長停止をするような脂肪酸が欠乏した条件下でも、わずかではあるが成長することができる変異体を単離同定していた。そのうち4系統の原因遺伝子は、ヒトのHHAT(ヘッジホッグアシルトランスフェラーゼ)およびHHATL(HHAT like)のオルソログをコードすることを見出した。HHAT/HHATLはヘッジホッグをもたない酵母から保存されており、ヘッジホッグへのパルミチン酸転移反応以外にも機能を有する可能性が示唆されてきた。これまでに、エタノールや脂肪酸を投与した野生型の線虫を微分干渉顕微鏡下で観察すると、脂肪滴と推測されるものを認めていた。そこで、Oil Red O染色をおこなうと、エタノールを投与した野生型線虫では、Oil Red O染色陽性の脂肪滴が観察されたが、栄養源を投与しない線虫や必須アミノ酸のみ投与した線虫では、脂肪滴の形成は全く認められなかった。それに対して、hhat-2変異体では、必須アミノ酸を投与しても、脂肪滴の蓄積が認められた。このhhat-2変異体における脂肪滴の形成は、必須アミノ酸投与を必要とする。以上の知見より、必須アミノ酸投与とhhat-2機能阻害の組み合わせは、野生型における脂肪酸投与時の代謝パターンを模倣することが示唆された。
さらに、RNAseq解析により、必須アミノ酸を投与したhhat-2変異体では、複数の脂肪酸生合成酵素群の発現が亢進することを見出した。また、レポーター遺伝子をもちいた解析により、それらの脂肪酸生合成酵素群のうちの2つは、腸で発現が亢進することを見出した。一方で、hhat-2遺伝子は、腸ではなく、頭部の神経細胞群で発現していることも見出した。以上より、神経におけるhhat-2と食餌中のアミノ酸が、腸の脂質代謝を調節する可能性が示唆された。

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

今年度は変異体群の原因遺伝子を同定し、発現組織を決定することができた。さらに、変異体で、脂質生合成に関与する酵素をコードする遺伝子群の発現が亢進することも認められた。この知見は表現型の一つである、脂肪滴生合成の亢進を説明しうるものである。

今後の研究の推進方策

同定した下流因子群である脂質生合成酵素群が、hhat-2変異体における脂肪滴の生合成亢進や成長促進に寄与するか否か、遺伝学的解析を中心にすすめる。また、これらの脂質生合成酵素群が食餌中の脂質やアミノ酸、あるいはその組み合わせに応答した発現制御を受けているのか、hhat-2がその栄養応答性に寄与するのか否かを検討する。培養細胞では、大部分の"carbon mass"が、培地中のグルコースではくグルタミン酸以外のアミノ酸に由来することが近年示されている(Dev Cell 2016)。一方で、孵化後の線虫にアミノ酸を投与しても、脂肪酸あるいはその前駆体であるエタノールの非存在下では、顕著な成長促進作用を認めない。今後、今回同定した脂質生合成酵素群の発現制御機構やhhat-2との関係を明らかにすることで、食餌中の炭素源を、個体成長へと割り振るメカニズムの解明を目指したい。

次年度使用額が生じた理由

培地や使い捨てシャーレなどの消耗品費の支出が見積もりよりやや少なかったので次年度使用額が生じた。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2020 2019 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 1件、 招待講演 4件)

  • [国際共同研究] バーゼル大学(スイス)

    • 国名
      スイス
    • 外国機関名
      バーゼル大学
  • [雑誌論文] Hedgehog-related Genes Regulate Reactivation of Quiescent Neural Progenitors in Caenorhabditis Elegans2019

    • 著者名/発表者名
      Masahiko Kume , Hirohisa Chiyoda , Kenji Kontani, Toshiaki Katada, Masamitsu Fukuyama
    • 雑誌名

      Biochem Biophys Res Commun .

      巻: 520 ページ: 532-537

    • DOI

      10.1016/j.bbrc.2019.10.045

    • 査読あり
  • [学会発表] 必須アミノ酸欠乏センシング機構と その恒常性維持機能の解明2020

    • 著者名/発表者名
      福山 征光
    • 学会等名
      第8回AAA(Academy of Aging and Cardinovascular-Diabetes Research)研究会
    • 招待講演
  • [学会発表] 個体成長と老化を司る栄養応答機構の分子遺伝学的解析2019

    • 著者名/発表者名
      福山 征光、千代田 大尚、堅田 利明
    • 学会等名
      群馬大学生体調節研究所 第5回内分泌代謝シンポジウム
    • 招待講演
  • [学会発表] 必須アミノ酸欠乏を検知し線虫の個体成長を停止する遺伝学的経路の解明2019

    • 著者名/発表者名
      福山 征光、堅田 利明
    • 学会等名
      第92回日本生化学会大会 シンポジウム
    • 招待講演
  • [学会発表] Dietary nutrients and genes that regulate growth in C. elegans.2019

    • 著者名/発表者名
      Fukuyama M. & Katada T.
    • 学会等名
      The 9th Federation of the Asian and Oceanian Physiological Society Congress (FAOPS2019)
    • 招待講演
  • [学会発表] ptr-18/PTCHD maintains quiescence of neural progenitor cells during L1 diapause by suppressing the activity of grl-7 through endocytosis.2019

    • 著者名/発表者名
      Chiyoda, H., Kume, M., Katada, T., Fukuyama, M
    • 学会等名
      22nd International C. elegans Meeting
    • 国際学会

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公開日: 2021-01-27  

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