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低温暴露時に見られる新たな脂質代謝活性化機構の解明

阐明低温暴露期间观察到的新脂质代谢激活机制

基本信息

批准号：
19K16124
负责人：
吉田有希
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-01 至 2021-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

低温への適応は動物の生命維持に極めて重要な生体応答の一つである。しかし、低温の影響を評価するための決定的な細胞実験系の欠如から、どのような分子機序によって低温応答が制御されているかについては、ほとんど理解が進んでいない。申請者はこれまでの研究において、リノール酸（脂肪酸の一種）を含む栄養飢餓条件で培養した細胞を低温に数分間暴露させると、その後の飢餓において脂質代謝が活性化され細胞死が遅延することを見出した。昨年度では、この低温応答は、低温暴露によりリノール酸代謝酵素などの脂質代謝関連酵素の発現誘導を司る分子として知られるα型ペルオキシソーム増殖剤活性化受容体（PPARα）の発現が亢進することにより誘導されることを明らかにした。さらに、低温暴露によりPPARαの分解を制御するユビキチンプロテオソームシステム（UPS）が阻害され、その結果PPARαの発現が亢進することが分かってきた。そこで、2020年度では、UPSの低温応答性の生物的意義の解明を目指した。具体的には、UPSの第一律速酵素であるユビキチン活性化酵素の温度感受性に関して、恒温動物と変温動物における生物種間差を比較検証した。その結果、哺乳類と魚類におけるユビキチン活性化酵素のアミノ酸配列は酷似しているものの一部に特筆すべき差異が見られた。そこで、哺乳類のユビキチン活性化酵素を魚類のそれに入れ替えた哺乳類細胞を作製し、上記実験系を用いて、ユビキチン活性化酵素の種間差が細胞の低温応答性へ及ぼす影響を解析することとした。これまでに、CRISPR-Casシステムを用いた遺伝子組み替えに用いるためのプラスミド構築を完了した。目下、それらを用いた細胞実験系の構築に取り組み、表現系の解析を行なっている。

Low temperature is very important for animal life support. The effects of low temperature on cell biology are evaluated and the understanding of molecular mechanisms in response to low temperature is advanced. The applicant has shown that lipid metabolism is activated in cells cultured under conditions of low temperature, intermittent exposure, and subsequent starvation. In the past year, in response to low temperature exposure, the production of lipid metabolism-related enzymes was induced by low temperature exposure. The production of α-type PPARα was induced by low temperature exposure. In addition, the decomposition of PPAR α is inhibited by low temperature exposure, and the production of PPAR α is enhanced as a result of the inhibition of UPS. In 2020, the significance of UPS's low-temperature responsive organisms was clarified. The temperature sensitivity of specific enzymes, UPS and active enzymes, and the biological species differences between thermophilic animals and thermophilic animals are demonstrated. As a result, mammals and fish are similar to each other in terms of acid alignment. In this paper, we analyze the effects of different species of mammalian enzymes on the response to low temperature in mammalian cells. The CRISPR-Cas system was completed in 1998. In this paper, the structure of cell culture system and the analysis of expression system are discussed.