Transomics analysis of glucose-responsive metabolic regulation through crosstalk between the liver and muscle and its alterations associated with obesity

通过肝脏和肌肉之间的串扰进行葡萄糖反应性代谢调节的转组学分析及其与肥胖相关的改变

• 批准号: 21K16349
• 负责人: 小鍛治 俊也
• 金额: $ 2.91万
• 依托单位: Nara Institute of Science and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K16349/
• 关键词: トランスオミクス; 臓器連関; 肥満; インスリン; マルチオミクス

肥満は、複数の臓器における代謝制御に基づく臓器間代謝サイクルを乱し、食後高血糖や２型糖尿病などの代謝疾患を引き起こします。臓器代謝はDNA・RNA・タンパク質・代謝物の各オミクス階層にまたがるトランスオミクスネットワークにより制御されており、まだその全貌は明らかにされていません。本研究では、糖投与後の野生型 (WT)マウスとレプチン欠損肥満(ob/ob)マウスそれぞれについて、肝臓と骨格筋の代謝制御ネットワークを構築し、これらを統合することにより肝臓筋肉連関トランスオミクスネットワークの構築を試みています。本年度は、前年度に構築した筋肉の糖応答トランスオミクスネットワークの解析を完了しました。WTマウスでは、ob/obマウスに比べてグルコース応答性代謝物の数が約2.5倍多く、これらのグルコース応答性代謝物によって多くの代謝反応が影響を受けることがわかった。特に、ATPなどの補酵素やクエン酸、コハク酸などのTCAサイクル中間体の応答は、糖質やアミノ酸の代謝に影響を与えると考えられる。一方、ob/obマウスの代謝酵素をコードするグルコース応答性遺伝子数はWTマウスの約1.8倍であり、その遺伝子は主に糖質・脂質代謝に関わるものであった。また、中心炭素、分岐アミノ酸、ケトン体代謝において、いくつかの特徴的なグルコース応答性調節経路を発見した。そして、この筋肉のネットワークと以前構築した肝臓のネットワークを統合するための基盤整備も開始した。具体的には、血液を介した代謝物輸送経路及びその制御系をネットワーク上に表現するための輸送体の情報を収集した。

肥胖症会基于多个器官的代谢控制，破坏器官间代谢周期，从而导致代谢性疾病，例如餐后高血糖和2型糖尿病。器官代谢受到跨跨网络的控制，该网络跨越了DNA，RNA，蛋白质和代谢产物的OMIC层，并且尚未揭示全图。在这项研究中，我们为葡萄糖给药后每种野生型（WT）小鼠（WT）小鼠和瘦素缺陷肥胖（OB/OB）小鼠构建了肝脏和骨骼肌代谢调节网络，并试图通过整合这些肝脏肌肉连接的跨跨跨性跨度网络。今年，我们完成了对上一年构建的肌肉糖响应性跨性别网络的分析。在WT小鼠中，葡萄糖反应代谢产物的数量是OB/OB小鼠的2.5倍，发现许多代谢反应受这些葡萄糖反应性代谢产物的影响。特别是，诸如ATP和TCA循环中间体（例如柠檬酸和琥珀酸）等辅酶的反应被认为会影响碳水化合物和氨基酸的代谢。另一方面，OB/OB小鼠中编码代谢酶的葡萄糖反应基因的数量约为WT小鼠的1.8倍，并且这些基因主要参与碳水化合物和脂质代谢。我们还发现了中央碳，分支氨基酸和酮体代谢的几种独特的葡萄糖响应性调节途径。我们还开始建立基础，将这种肌肉网络与先前建立的肝网络集成在一起。具体而言，收集了有关运输蛋白的信息，以收集通过血液表达代谢物运输路径及其在网络上的调节系统的信息。

项目成果

マウスの肝臓と骨格筋における臓器内および臓器間代謝制御とその肥満による制御異常のトランスオミクス解析

小鼠肝脏和骨骼肌器官内和器官间代谢控制及其肥胖所致异常调节的转组学分析

• 发表时间: 2022
• 作者: 小鍛治俊也;幡野敦;伊藤有紀;柚木克之;衛藤樹;守田啓悟;大野聡;藤井雅史;廣中謙一;江上陸;寺川瑛;土屋貴穂;尾崎遼;井上啓;宇田新介;久保田浩行;鈴木穣;池田和貴;有田誠;松本雅記;中山敬一;平山明由;曽我朋義;黒田真也
• 通讯作者: 黒田真也

In vivo transomic analyses of glucose-responsive metabolism in skeletal muscle reveal core differences between the healthy and obese states.

• DOI: 10.1038/s41598-022-17964-9
• 发表时间: 2022-08-12
• 期刊: SCIENTIFIC REPORTS
• 影响因子: 4.6
• 作者: Kokaji, Toshiya;Eto, Miki;Hatano, Atsushi;Yugi, Katsuyuki;Morita, Keigo;Ohno, Satoshi;Fujii, Masashi;Hironaka, Ken-ichi;Ito, Yuki;Egami, Riku;Uematsu, Saori;Terakawa, Akira;Pan, Yifei;Maehara, Hideki;Li, Dongzi;Bai, Yunfan;Tsuchiya, Takaho;Ozaki, Haruka;Inoue, Hiroshi;Kubota, Hiroyuki;Suzuki, Yutaka;Hirayama, Akiyoshi;Soga, Tomoyoshi;Kuroda, Shinya
• 通讯作者: Kuroda, Shinya

Optogenetic decoding of Akt2-regulated metabolic signaling pathways in skeletal muscle cells using transomics analysis

• DOI: 10.1126/scisignal.abn0782
• 发表时间: 2023-02-21
• 期刊: SCIENCE SIGNALING
• 影响因子: 7.3
• 作者: Kawamura，Genki;Kokaji，Toshiya;Ozawa，Takeaki
• 通讯作者: Ozawa，Takeaki