| 研究課題/領域番号 |
26711007
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| 研究機関 | 国立研究開発法人理化学研究所 |
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研究代表者 |
西村 隆史 国立研究開発法人理化学研究所, 多細胞システム形成研究センター, チームリーダー (90568099)
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| 研究期間 (年度) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| キーワード | インスリン / インスリン様成長因子 / 成長制御 / 代謝調節 / ショウジョウバエ |
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| 研究実績の概要 |
本研究提案は、栄養状態に応じた個体成長と代謝調節のシグナル伝達という、生物個体が持つ普遍的な分子基盤を理解するために、細胞生物学・生化学的手法、遺伝学的手法、および生理学的手法を組み合わせて、多角的な研究を展開する。成長と代謝を調節するインスリン様ペプチド(Dilp)の遺伝子発現制御機構と血糖トレハロース代謝の生理的重要性について解析を行った。
平成27年度は、栄養シグナルに応じてインスリン産生細胞で発現し体液中に分泌されたDilp5がグリア細胞に働きかけ、Dilp6の発現を誘導し、自身の発現を正に制御するフィードバック機構が存在することを明らかにした。さらに、dilp5欠損変異体の表現型を詳細に解析した。その結果、dilp5欠損変異体は貧栄養条件下においてインスリンシグナルが低下し、成長阻害と発育遅延を引き起こすことを明らかにした。これらの結果は、栄養状態に応じたdilp5の発現調節は、最適下限の栄養条件下において個体成長を維持する上で重要な役割を果たしていることを明らかにした（岡本ら、2015）。
また、インスリンシグナルがどのように「成長」と「代謝」のバランス調節を行っているのかを理解する目的で、血糖レベルの調節機構に着目した。哺乳類インスリンによる血糖値調節と同様に、ショウジョウバエDilpもしくはインスリンシグナルの異常により、体液中の糖分であるトレハロース濃度が上昇することが知られている。平成26年度に、トレハロースを欠損する変異体を作成し、トレハロース代謝調節は、栄養状態の量と質の変化に対する環境適応に重要な役割を果たしていることを報告した（松田ら、2015）。平成27年度は、トレハロース分解酵素の変異体を作成し、トレハロース代謝が体液量の水分調節と乾燥耐性に重要な役割を果たすことを見いだした（吉田ら、投稿中）。
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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
本研究の目的は、栄養状態の変化に応じた成長と代謝調節の制御機構を理解することである。平成26年度は、成長と代謝を調節するインスリン様ペプチド(Dilp)の遺伝子発現制御機構について解析を行った。その結果、栄養依存的なdilp5の発現制御に関わる細胞間シグナルを同定し、さらに発現細胞の絞り込みを行った。平成27年度は、栄養依存的に発現分泌されるDilp5が、グリア細胞でのインスリンシグナルに与える影響を検討する目的で、幼虫を基本栄養培地から飢餓培地へ移し替えて、各ステップの経時的な変化を検討した。さらに、dilp5欠損変異体の表現型を詳細に検討した。これらの研究を通して、組織間シグナルを介した多段階の制御による栄養依存的なdilp5の発現制御機構の全貌が明らかになった。さらに、栄養状態の変化に応じたdilp5の発現調節は、最適下限の栄養条件下において個体成長を維持する上で重要な役割を果たしていることを明らかにした。さらに、血糖トレハロースの代謝が、栄養状態の変化に対する適応に加えて、体液量の水分調節や乾燥耐性に関わることを明らかにした。
申請書に記載した「研究の目的」に対して、順調に進展していると判断する。
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| 今後の研究の推進方策 |
今後は、生物個体がどのように栄養状態を認識し、成長と代謝を協調的に調節しているのか、これまでに得られた結果をさらに発展させる。特に、発育段階に応じた生理的変化という視点を取り入れる。具体的には、dilp5遺伝子発現に関わる末梢組織からのフィードバック調節による発現調節機構を検討する。また、血糖であるトレハロースに加え、組織中の貯蔵糖であるグリコーゲンの重要性を明らかにする目的で、グリコーゲン合成酵素と分解酵素の変異体を作成した。今後は、作成したトレハロースとグリコーゲン代謝酵素の変異体の表現型を解析し、発育段階に応じた糖代謝の役割を検討する。これらの研究を通して、生物個体に備わっている恒常性維持機構の一端が明らかになると考えている。現段階で、研究計画の変更は特にない。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
研究が順調に進み、予想より少ない消耗品経費で目的が達成されたため、次年度の使用額が生じた。
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| 次年度使用額の使用計画 |
最終年度の研究計画提案を遂行するため、試薬消耗品経費としての使用計画を立てている。
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