骨格筋の性状変化に応じたリン脂質の脂肪酸組成変化の機序と生物学的意義の解明

阐明磷脂脂肪酸组成随骨骼肌特性变化而变化的机制和生物学意义

基本信息

批准号：
17J11322
负责人：
妹尾奈波
金额：
$ 1.34万
依托单位：
University of Shizuoka
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2017
资助国家：
日本
起止时间：
2017-04-26 至 2019-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17J11322/
关键词：
リン脂質骨格筋ミトコンドリア脂肪酸多価不飽和脂肪酸

项目摘要

リン脂質は生体膜を構成する主要成分である。このうち、グリセロリン脂質(以下リン脂質)のグリセロール骨格には2つの脂肪酸と１つの極性基が結合している。炭素数や二重結合数の違いから生み出される脂肪酸組成の多様性、加えてこれらと極性基との組み合わせから、生体内には約1000種類のリン脂質分子種が存在する。リン脂質の脂肪酸組成は組織によって異なるほか、環境に応じて変化する。リン脂質の脂肪酸組成の多様性は、膜の流動性や可塑性、受容体やチャネルなどの膜タンパク質の機能、脂質メディエーターの産生などに影響を与えることで、細胞機能や生体機能を巧妙に調節している。これまでの研究から、骨格筋の性状変化に応じて、リン脂質の量や組成が変化すること、こうしたリン脂質の変化に骨格筋の性状変化を促進する転写制御因子PGC-1αやFOXO1が関与する可能性が見出された。本研究では、骨格筋の性状変化に応じたリン脂質変化の分子機序とその生理的意義の解明を目指した。(1) PGC-1αは運動によって骨格筋で発現が増加し、筋線維タイプの変化やミトコンドリア生合成に関わる遺伝子発現を促進して筋持久力の向上に貢献する。一方、ミトコンドリア固有のリン脂質であるカルジオリピン(CL)は、ミトコンドリアの膜構造や呼吸機能と密接に関係している。今年度は、PGC-1αは骨格筋中のCLの量および結合する脂肪酸の種類を調節する可能性を見出した。今後、詳細な分子機序についてさらなる検討が必要である。(2) 長期間の絶食は骨格筋の萎縮を引き起こす。絶食による骨格筋リン脂質の変化とその分子機序を検討したところ、多価不飽和脂肪酸を含むホスファチジルコリン(PC) が、インスリン依存的な制御を受けて増加することが明らかになった。

磷脂是生物膜的主要成分。其中，甘油磷脂(以下称为磷脂)的甘油骨架上结合有2个脂肪酸和1个极性基团。由于碳原子和双键数量的差异以及它们与极性基团的组合所产生的脂肪酸组成的多样性，生物体内存在大约 1,000 种磷脂分子。磷脂的脂肪酸组成因组织而异，并因环境而变化。磷脂中脂肪酸组成的多样性影响膜的流动性和可塑性、受体和通道等膜蛋白的功能以及脂质介质的产生，从而精细调节细胞和生物功能。先前的研究表明，磷脂的数量和组成会随着骨骼肌特性的变化而变化，而促进骨骼肌特性变化的转录调节因子PGC-1α和FOXO1参与了这些磷脂变化的可能性。于是就被发现了。在本研究中，我们旨在阐明磷脂变化响应骨骼肌特性变化的分子机制及其生理意义。 (1) PGC-1α因运动而增加骨骼肌表达，促进肌纤维类型的变化和参与线粒体生物发生的基因表达，有助于提高肌肉耐力。另一方面，心磷脂（CL）是一种线粒体特异性磷脂，与线粒体膜结构和呼吸功能密切相关。今年，我们发现 PGC-1α 有潜力调节骨骼肌中 CL 的量及其结合的脂肪酸类型。未来需要进一步研究详细的分子机制。 (2)长期禁食导致骨骼肌萎缩。当我们研究禁食引起的骨骼肌磷脂变化及其分子机制时，我们发现含有多不饱和脂肪酸的磷脂酰胆碱（PC）在胰岛素依赖性控制下增加。