2023-02-22 東京大学,科学技術振興機構
ポイント
- 細胞内で代謝などを制御するリン酸化酵素Akt2がつかさどる分子ネットワークを同定しました。
- 骨格筋細胞ではAkt2を介して代謝物自身による代謝反応が誘導され、これら代謝反応の中でもAkt2が単体で働く反応と、Akt2が他の酵素と協調的に働く反応とが存在することを見いだしました。
- Akt2の分子ネットワークの知見を活用することで代謝性疾患などと関連した代謝制御機構の新たな側面が明らかとなることが期待されます。
東京大学 大学院理学系研究科 化学専攻の河村 玄気 特任研究員、関根 由佳 修士課程学生、小澤 岳昌 教授、同 生物科学専攻の小鍛治 俊也 特任助教(研究当時)、黒田 真也 教授、東京大学 アイソトープ総合センターの川田 健太郎 特任助教(研究当時)、東京大学 大学院新領域創成科学研究科の鈴木 穣 教授、慶應義塾大学 先端生命科学研究所の曽我 朋義 教授らの共同研究チームは、リン酸化酵素Akt2が細胞内でつかさどる代謝制御の分子ネットワークの全貌を明らかにすることに成功しました。
生体では血糖値を下げるホルモンであるインスリンの作用により、骨格筋や脂肪組織において糖に関与する代謝経路が細胞レベルで調節されています。細胞内での代謝は酵素や代謝物などさまざまな分子により制御されていますが、どの分子がどの程度、代謝反応に寄与するのかは明らかではありませんでした。今回研究チームは、特定酵素の活性を人為的に操作するオプトジェネティクス技術を、複数のオミクスデータから分子ネットワークを同定するトランスオミクス解析と組み合わせた解析手法を独自に開発し、骨格筋細胞におけるAkt2の働きの全体像を明らかにしました。Akt2によりアロステリック制御を介して代謝変化が生じる一方で、一部の代謝反応ではAkt2と他酵素との協調的な働きが必要であることが示されました。研究チームの開発した解析手法は細胞内で特定の生体分子の働きを明らかにする手法となることが期待されます。
本研究成果は、2023年2月22日に米国科学雑誌「Science Signaling」に掲載されます。
本研究は、科学技術振興機構における戦略的創造研究推進事業CREST「多細胞間での時空間的相互作用の理解を目指した定量的解析基盤の創出」研究領域 研究課題名「時空間トランスオミクスを用いた多細胞・臓器連関代謝制御の解明」(課題番号:JPMJCR2123 研究代表者:黒田 真也)、「生命動態の理解と制御のための基盤技術の創出」研究領域 研究課題名「時間情報コードによる細胞制御システムの解明」(課題番号:JPMJCR12W3 研究代表者:黒田 真也)、「光の特性を活用した生命機能の時空間制御技術の開発と応用」研究領域 研究課題名「定量的光操作と計測技術を基軸とする生体深部の細胞応答ダイナミクスの解析」(課題番号:JPMJCR1752 研究代表者:小澤 岳昌)、科研費「基盤研究(S)(課題番号:JP26220805 研究代表者:小澤 岳昌)」、科研費「若手研究(課題番号:JP20K15395、JP22K14779 研究代表者:河村 玄気)」の支援により実施されました。
<論文タイトル>
- “Optogenetic decoding of Akt2-regulated metabolic signaling pathways in skeletal muscle cells using transomics analysis”
- DOI:10.1126/scisignal.abn0782
<お問い合わせ先>
<研究に関すること>
小澤 岳昌(オザワ タケアキ)
東京大学 大学院理学系研究科 化学専攻 教授
<JST事業に関すること>
保田 睦子(ヤスダ ムツコ)
科学技術振興機構 戦略研究推進部 ライフイノベーショングループ
<報道担当>
東京大学 大学院理学系研究科 広報室
吉岡 奈々子、教授・広報室長 飯野 雄一
科学技術振興機構 広報課
