2021 Fiscal Year Annual Research Report
| Project Area | Transomic Analysis of Metabolic Adaptation |
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| Project/Area Number |
17H06303
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
松田 史生 大阪大学, 情報科学研究科, 教授 (50462734)
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| Project Period (FY) |
2017-06-30 – 2022-03-31
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| Keywords | 代謝アダプテーション / がん細胞 / 出芽酵母 / 代謝阻害剤 / トランクオミクス解析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
薬剤耐性の代謝アダプテーション:トランスオミクスを測る：これまでのヒトがん細胞株や出芽酵母に代謝阻害剤（アンチマイシン）や抗がん剤（タキソール）を処理し、短期的、長期的な薬剤耐性の代謝アダプテーションを解析してきた。その結果、電子伝達鎖を用いた酸化的リン酸化および、解糖系による基質レベルのリン酸化によるATP再生の補完的関係が、種を超える共通点として見出された。これは長年謎とされてきた、好気的解糖の代謝的意義を示唆することから、13C代謝ブラックス解析をヒトがん培養細胞に適用し、11細胞株の中心代謝フラックス分布の比較解析を行った。
フラックス解析結果により、解糖系ATP再生量と電子伝達鎖ATP再生量を推定し、がん培養細胞のATP再生総量＝消費量を算出した。その結果、酸化的リン酸化の寄与率は2-7割程度と株間で大きなばらつきがあった。ATPの再生のほとんどが解糖系ATP再生による、という従来のイメージとは異なっていた。また、がん培養細胞での活発な代謝は、増殖に必要なATPの供給に利用されると考えられている。そこで、比増殖速度とATP再生速度の相関を調べたが全く相関がない結果となった。
数理代謝モデルを用いた代謝アダプテーションの解析:トランスオミクスを繋ぐ：次に、フラックスバランス解析法による代謝シミュレーションを行い、ヒトがん細胞株中心代謝の制約を検討した。種々の熱力学的パラメータを検討した結果、エンタルピー変化を加味し、代謝が生成できる熱量に上限がある、という制約をあたえると、実際の代謝フラックス分布をもっとも再現した。薬剤耐性の代謝アダプテーションを制約する要因として、新たに代謝熱の関与を示唆した。また、各反応のΔGの実測、アンサンブルモデリング法によるシミュレーションから、フォスホフルクトキナーゼ反応が解糖系フラックス制御の重要な反応であることを確かめた。
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| Research Progress Status |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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