代謝物質コードによる細胞機能制御メカニズムの理解と制御

2022 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 21K19064
• 研究機関: 筑波大学
• 研究代表者: 宮本 崇史 筑波大学, 医学医療系, 助教 (50740346)
• 研究期間 (年度): 2021-07-09 – 2023-03-31
• キーワード: アミノ酸

研究実績の概要

本研究では、アミノ酸を起点とする代謝物質群の変動情報を『代謝物質コード』として定義し、代謝物質コードを感知するメカニズムや、その情報が解読されて、特定の表現型に至る背景機序を明らかにすると共に、それを自在にコントロールすることができる手法を開発することで、代謝物質コードの理解と制御を試みる。
2022年度は2021年度から引き続き、代謝物質コードを感知するメカニズムの解明を試みた。具体的には、「細胞は全ての代謝物ではなく、特定の代謝物の濃度を感知することで、全ての代謝物の濃度を調整しているのではないか？」という仮説の下、各代謝物間で量的な相関性が高いものを探索した。データとしては2021年に取得した肝臓がん由来細胞株を用いたメタボローム情報とNCI60のメタボローム情報を利用した。その結果、いくつかの代謝物間では非常に高い量的相関性があることを見出した。また、AMPKのバイオセンサーを安定的に発現する細胞株を樹立し、アミノ酸の組成変化がAMPKの時空間的な活性ダイナミクスに与える影響を検討できるようにした。mTORC1バイオセンサーは、さらなる改良が必要な状況である。さらにアミノ酸によって起こる様々な細胞内減少をラベルフリーで可視化できるようにするため、Convolutional Neural Networkを用いたデジタルステイン技術と、高解像度な位相差顕微鏡システムの確立を行った。

研究成果

• [雑誌論文] Morphological and functional adaptation of pancreatic islet blood vessels to insulin resistance is impaired in diabetic db/db mice (2022)
  • 著者名/発表者名: Okajima Yuka、Matsuzaka Takashi、、Miyamoto Takafumi et al.
  • 雑誌名: Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Molecular Basis of Disease 巻: 1868 ページ: 166339～166339
  • DOI: 10.1016/j.bbadis.2022.166339
  • 査読あり
• [雑誌論文] ELOVL5‐mediated fatty acid elongation promotes cellular proliferation and invasion in renal cell carcinoma (2022)
  • 著者名/発表者名: Nitta Satoshi、Kandori Shuya、Tanaka Ken、Sakka Shotaro、Siga Masanobu、Nagumo Yoshiyuki、Negoro Hiromitsu、Kojima Takahiro、Mathis Bryan J.、Shimazui Toru、Miyamoto Takafumi、Matsuzaka Takashi、Shimano Hitoshi、Nishiyama Hiroyuki
  • 雑誌名: Cancer Science 巻: 113 ページ: 2738～2752
  • DOI: 10.1111/cas.15454
  • 査読あり
• [雑誌論文] Heat shock‐induced heme oxygenase‐1 expression in a mouse hepatoma cell line is dependent on HSF1 and modified by NRF2 and BACH1 (2022)
  • 著者名/発表者名: Inouye Sachiye、Kubo Takanori、Miyamoto Takafumi、Iyoda Takuya、Okita Naoyuki、Akagi Reiko
  • 雑誌名: Genes to Cells 巻: 27 ページ: 719～730
  • DOI: 10.1111/gtc.12986
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hepatocyte- or macrophage-specific SREBP-1a deficiency in mice exacerbates methionine- and choline-deficient diet-induced nonalcoholic fatty liver disease (2022)
  • 著者名/発表者名: Araki Masaya、Nakagawa Yoshimi、Saito Hodaka、Yamada Yasunari、Han Song-Iee、Mizunoe Yuhei、Ohno Hiroshi、Miyamoto Takafumi、Sekiya Motohiro、Matsuzaka Takashi、Sone Hirohito、Shimano Hitoshi
  • 雑誌名: American Journal of Physiology-Gastrointestinal and Liver Physiology 巻: 323 ページ: G627～G639
  • DOI: 10.1152/ajpgi.00090.2022
  • 査読あり
• [雑誌論文] A case of NASH with genetic predisposition successfully treated with an SGLT2 inhibitor: a possible involvement of mitochondrial dysfunction (2022)
  • 著者名/発表者名: Nakajima Rikako、Sekiya Motohiro、Furuta Yasuhisa、Miyamoto Takafumi et al.
  • 雑誌名: Endocrinology, Diabetes & Metabolism Case Reports 巻: 2022 ページ: NA
  • DOI: 10.1530/EDM-22-0368
  • 査読あり
• [学会発表] Rapid Manipulation of Mitochondrial Morphology in a Living Cell with iCMM (2023)
  • 著者名/発表者名: Takafumi Miyamoto
  • 学会等名: Gordon Research Conference
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] イメージングメタアナリシスの現状と課題 (2022)
  • 著者名/発表者名: 宮本崇史
  • 学会等名: 第45回日本分子生物学会年会
  • 招待講演
• [学会発表] 情報因子としてのオルガネラ形態に対する理解と制御 (2022)
  • 著者名/発表者名: 宮本崇史
  • 学会等名: 第19回糖鎖科学コンソーシアムシンポジウム
  • 招待講演