| 研究課題/領域番号 |
19H04010
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| 研究機関 | 同志社大学 |
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研究代表者 |
井澤 鉄也 同志社大学, スポーツ健康科学部, 教授 (70147495)
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| 研究分担者 |
小笠原 準悦 旭川医科大学, 医学部, 講師 (20415110)
加藤 久詞 同志社大学, スポーツ健康科学部, 助手 (30780275)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| キーワード | 脂肪由来幹細胞 / 運動トレーニング / 高脂肪食 / RNAseq |
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| 研究実績の概要 |
脂肪由来幹細胞は多分化能をもち，新しい脂肪細胞を補充することで脂肪組織の質や状態（cellularity）を維持する。これまでの本課題研究において，脂肪由来幹細胞の脂肪分化時において，L-ロイシンに対するSestrin2とGirdinの応答が運動トレーニングによって変化する可能性が強く示唆されていた。そこで，鼠蹊部分化脂肪細胞において，運動トレーニングの影響をさらに追求した。その結果，mTORC1のシグナル経路で抑制的に働くSestrin2のリン酸化タンパク質発現量が低下するものの，リン酸化mTORC1タンパク質発現量は変化せず，一方mTORC1の下流シグナルであるp70S6Kのリン酸化タンパク質発現量が増加するという現象を見出した。この知見は，mTORC1経路は運動トレーニングによってきわめて複雑な制御を受けていることを示唆している。そこで，鼠蹊部皮下脂肪組織に由来する脂肪由来幹細胞の脂肪細分化時における細胞内シグナル伝達経路の全体像を把握するため，RNA-Sequence解析による転写産物の網羅的解析を行った。PCA解析の結果，運動トレーニング群と対照群は明らかに異なるクラスターに分類され，発現プロファイルが異なることが明らかになった。運動トレーニングによって239個の遺伝子発現量に有意な変動が見られ, そのうち61個が有意に増加し, 178個が有意に減少していた。エンリッチメント解析の結果，細胞骨格と細胞接着に関与する経路が運動トレーニングによって有意に変化していることが明らかになった。遺伝子発現変化を個別に調べたところ， integrin α11，integrin β3，integrin β5，Src のm RNA発現量が運動トレーニングによって有意に増加し，Integrinα7のm RNA発現量が有意に減少していた。さらに，リン酸化ERKタンパク質が有意に高い発現量を示すことが明らかになった。
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| 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
本年度研究では，脂肪由来幹細胞から分化させた脂肪細胞においてMAPKや細胞接着・細胞骨格因子のmRNAやタンパク質発現が運動トレーニングによって変化する可能性が高いことをより明白にすることができた。また，Phos-Tag法によるタンパク質リン酸化反応については十分な解析に至らなかったものの，アミノ酸をシグナルとするmTORC1経路に関連したいくつかのタンパク質リン酸化について検討することができた。一方，当初計画書に予定していた脂肪分化前後のDNAメチル化レベル解析については，引き続き課題として残された。しかしながら，RNA-Sequence解析による転写産物のエンリッチメント解析は，次年度以降の本研究を大きく進展させる結果を提示している。すなわち，鼠蹊部皮下脂肪由来幹細胞から分化させた脂肪細胞において，運動トレーニングは細胞骨格や細胞接着因子に関わるパスウエイに大きな影響を与えていることである。以上のことより，研究全体を俯瞰すると概ね順調に推移したと判断できる。
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| 今後の研究の推進方策 |
これまでの研究で，鼠蹊部皮下脂肪由来のADSCから分化させた脂肪細胞において，運動トレーニングは細胞骨格や細胞接着因子に関わるパスウエイに大きな影響を与えていることが強く示唆された。一般に，mTORC1はタンパク質合成やリボソームの生合成を促進させ，オートファジー を抑制する。一方，細胞生存やアクチンなどの細胞骨格に対してはmTRC2が作用し，機械的刺激によるmTROC2の刺激は幹細胞の脂肪細胞への分化を抑制することが示されている。
そこで，2022年度はアミノ酸刺激によるmTORC1の制御機構に加えて，mTORC2－細胞骨格－脂肪分化のネットワークに及ぼす運動トレーニングや高脂肪食摂取の影響について知見を深めていく。そのため，これらのネットワークで働く分子の振る舞い（タンパク質間相互作用）を共免疫沈降法によって解析する。さらに，未知の分子（タンパク質）を探索するために2次元電気泳動によるプロテオーム解析を行う予定である。また，以上の実験と並行して，脂肪由来幹細胞の脂肪分化前後のDNAメチル化レベルを解析する。
また，ヒト脂肪由来幹細胞株を用いてのアミノ酸と鍵分子の機能についてこれまでの成果をベースに検証する予定である。
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