実験医学 2008年1月号 Vol.26 No.1
メタボローム—代謝研究の新潮流
代謝プロファイル，低酸素応答，タンパク質機能解析と肥満・炎症メカニズムの解明から食品開発まで
- 2007年12月20日発行
- B5判
- 117ページ
- ISBN 978-4-7581-0031-1
- 定価：1,980円（本体1,800円＋税）
- 在庫：なし
PDF版：あり
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オミクス（-omics）研究の目的は，予想不可能な生体内の環境変化をバイアスをかけない手法により包括的に探索することである．近年の分析技術，データ処理技術の発展により代謝産物の総称であるメタボロームの解析環境も整いつつあり，メタボローム研究から興味深い生命現象の知見が得られ，産業応用にまで発展してきた．本特集では，各分野で活躍中の第一線の研究者に最近の研究成果を紹介していただいた．
技術革新がもたらした注目の解析手法「メタボローム」．低酸素応答，物質輸送，肥満・炎症など基礎メカニズム解明へのアプローチから，植物メタボロミクスの最前線，ビール酵母育種など産業応用の現状まで
目次
特集
メダボローム-代謝研究の新潮流
代謝プロファイル，低酸素応答，タンパク質機能分析と肥満・炎症メカニズムの解明から食品開発まで
代謝プロファイル，低酸素応答，タンパク質機能分析と肥満・炎症メカニズムの解明から食品開発まで
企画／曽我 朋義
概論—メタボロームが解き明かす生命のシステム—技術革新がもたらす生命科学の新時代
オミクス（-omics）研究の目的は，予想不可能な生体内の環境変化をバイアスをかけない手法により包括的に探索することである．近年の分析技術，データ処理技術の発展により代謝産物の総称であるメタボロームの解析環境も整いつつあり，メタボローム研究から興味深い生命現象の知見が得られ，産業応用にまで発展してきた．本特集では，各分野で活躍中の第一線の研究者に最近の研究成果を紹介していただいた．
代謝シミュレーションとメタボローム解析による赤血球低酸素応答の予測と実証
ヒト赤血球代謝とヘモグロビンの酸素結合能を同時に勘案したシミュレーションモデルを構築し，キャピラリー電気泳動—質量分析計（CE-MS）を用いた時系列メタボローム解析によって検証した．その結果，ヘモグロビンをセンサー，膜タンパクへの解糖系酵素結合をスイッチとした，代謝活性制御機構が明らかになった．また，この解糖系酵素群は，低酸素時の効率的な酸素運搬，細胞内エネルギーの維持を同時に可能にする唯一の組合わせであることがシミュレーション解析から示され，合理的にデザインされた代謝制御機構がみえてきた．
植物メタボロミクス—代謝プロファイルからシステム解析へ
細胞内の代謝物総体を表すメタボローム（metabolome）を網羅的に定性・定量するのがメタボロミクス（metabolomics）である．植物の代謝物プロファイルは植物個体にわたった代謝物間の相互依存関係を観測できる．そのため，その性質の利用が代謝物存在量の増減に関する情報に加え，代謝システムを理解する際の助けとなる．本稿では，植物で観測される代謝ゆらぎに焦点を当て，その有用性を述べるとともに，われわれが最近行ったシロイヌナズナの遺伝型に依存した代謝制御構造に関する研究について紹介する．
メタボロミクスによるトランスポーター研究の新展開
トランスポーターは，生体のコンパートメント間の物質の移動を制御し，代謝酵素との協調により体内の物質分布を決定する．したがって，トランスポーターの機能の変化あるいは異常は，各コンパートメントの物質組成の変動を起こす．メタボロミクス技術は，従来不可能であったトランスポーター機能の生体内での網羅的解析を可能とした．これにより，ゲノム上に残された機能未同定のトランスポーターの機能解析が可能となり，またトランスポーターの生体内での新たな役割や病態との関連性が明らかにされつつある．メタボロミクス技術は，従来の生理学研究と分子クローニングの成果を統合し，トランスポーター研究に新たな展開をもたらすものと期待される．
トランスクリプトーム，プロテオーム，メタボローム，フラクソームの統合による大腸菌の代謝解明
細胞システムは，細胞外の環境が変化したり，細胞内で異変が生じたときでも破綻せずに機能し続けるためのメカニズムを有していると考えられる．このようなメカニズムは，細胞に対して各種の変動を与えたときの細胞内のさまざまな階層における応答を観測することによって明らかにできるはずである．われわれの研究所では，大腸菌K-12の野生株と一遺伝子欠損株を対象として，複数の網羅的測定技術を組合わせた大規模な解析を行い，各種変動に対して細胞が応答する際の基本的な原理を明らかにした．
リピドミクスによる肥満・炎症の包括的解析
肥満や炎症などのメカニズム解明には，脂質やその酸化代謝物などの分子種レベルにおける質的，量的変動プロファイルを比較検討することにより，生理・病態に密接に関与する因子を予測することが重要である．高分離液体クロマトグラフィーと高精度質量分析計を用いた包括的手法，タンデム型質量分析計を用いたフォーカスした解析法，特異的解析法について微量分析システムの構築をし，肥満・炎症モデルマウスにおける脂質，酸化脂質の変動解析に適用した．リピドミクス（脂質メタボロミクス）は肥満・炎症などの脂質代謝異常の生理的，病理的解明に非常に有効であることがわかった．
ビール酵母のメタボロミクスと育種への応用
メタボローム解析は，ターゲット物質を絞り詳細にそれらの動きをいっせいに調べる方法と，ターゲット物質を絞らずに複数のサンプルでできる限り多くの物質を同時に検出し，差のある物質（バイオマーカー）を見つける方法に大別される．本稿では，ビール酵母（下面発酵酵母）におけるメタボローム解析の実例として，前者について硫黄系化合物代謝に絞った解析による亜硫酸高生産・硫化水素低生産酵母の育種法の開発，後者についてビール酵母特異的遺伝子の機能解明について触れる．
トピックス
カレントトピックス
間葉系幹細胞の起源とふるまい
新規カーゴ受容体アルカデインはキネシン-1の構成要素の小胞輸送を誘導する
ヒト肝細胞を安定的に供給できるFah−/−/Rag2−/−/Il2rg−/−マウス
News & Hot Paper Digest
筋細胞の分化を制御する転写コア因子のスイッチング
治療薬のin vivoイメージング（Theragnosis DDS）
基本転写因子TF-IIDのプロモーター結合はヒストンH3メチル化で促進される
第一三共，Eli Lilly社のプラスグレル，新ブロックバスター薬となるか
連載
《新連載》研究者のためのプロフェッショナル根性論
第1回 自分の強みにこだわる仕事術（SBA戦略）
《新連載》ライフサイエンス分野における医療応用を目指した政策・行政の動向
第1回 わが国における臨床研究・臨床橋渡し研究の推進について
《新連載》知っておきたい！バイオの法律と倫理指針
第4回 薬品・用具などの実験廃棄物を適法に処理するには?
私の発見体験記 ～成功と失敗のはざまで～
免疫セマフォリン—思いもよらない役者の出現からはじまった研究
クローズアップ実験法
2光子顕微鏡によるexplantリンパ節内の細胞動態観察
手抜き実験のすすめ2
第5回 細胞のクローニング
ラボレポート−留学編−
“GODITI LA SCIENZA”—「サイエンスを楽しむ」—Yale University School of Medicine
［追悼］アーサー・コーンバーグ先生を偲んで
関連情報
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