小胞体から核への情報伝達機構と脂質代謝調節

• Project/Area Number: 11237203
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 佐藤 隆一郎 東京大学, 大学院・農学生命科学研究科, 助教授 (50187259)
• Project Period (FY): 1999 – 2003
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2003)
• Budget Amount: ¥64,600,000 (Direct Cost: ¥64,600,000); Fiscal Year 2003: ¥12,800,000 (Direct Cost: ¥12,800,000); Fiscal Year 2002: ¥12,800,000 (Direct Cost: ¥12,800,000); Fiscal Year 2001: ¥12,700,000 (Direct Cost: ¥12,700,000); Fiscal Year 2000: ¥11,000,000 (Direct Cost: ¥11,000,000); Fiscal Year 1999: ¥15,300,000 (Direct Cost: ¥15,300,000)
• Keywords: 小胞体 / 核 / SREBP / HNF-4 / コレステロー / SUMO-1 / ユビキチン / プロテアソーム / ユビキチン化 / ATPクエン酸リアーゼ / インポーチン / 転写因子

Research Abstract

コレステロール代謝を制御する転写因子SREBPについて核内での修飾と動態についての解析を行った。
SREBPは小胞体膜上に膜蛋白質として局在し、N末端側が切断され、この活性型が核へ移行し、核内で転写因子として機能する。SREBPの新規応答遺伝子を探索した結果、コレステロール合成の最終段階近くを触媒するステロールイソメラーゼが見出されてきた。ステロールイソメラーゼのSREBPによる転写調節を解析したところ、小腸、肝臓由来培養細胞で鋭敏に応答するのに対し、それ以外の細胞株では応答が鈍いことを発見した。そこで、小腸、肝臓細胞に含まれる因子にSREBP活性を増強する活性が存在すると想定し、解析を行ったところ、これら細胞に特異的に発現するHNF-4が見出されてきた。HNF-4はSREBPと直接結合する事を、in vitro、in vivoの評価系で確認した。また、SREBPの転写因子活性をルシフェラーゼアッセイ系評価する際に、HNF-4を共発現することにより、SREBPの転写因子活性の上昇が認められた。以上の結果より、SREBPはHNF-4発現臓器である小腸、肝臓においては、蛋白質-蛋白質相互作用により活性が増強され、応答遺伝子発現を正に促進することが明らかになった。
本研究より、核内において転写因子-核内受容体が直接結合し、転写活性を制御する新たな機構の存在が示された。また、生体において脂質合成が要求されると、末梢組織と異なり、脂質代謝の中心臓器である小腸、肝臓では、SREBPとHNF-4の協調作用により、合成酵素遺伝子の発現が効率よく行われることが明らかになった。

Research Products

• [Publications] Misawa, K.et al.: "Sterol regulatory element-binding protein-2 interacts with hepatocyte nuclear factor-4 to enhance sterol isomerase gene expression in hepatocytes"J.Biological Chemistry. 278. 36176-36182 (2003)
• [Publications] Hirano, Y.et al.: "Sterol regulatory element-binding proteins are negatively regulated through SUMO-1 modification independent of the ubiquitin/26S proteasome pathway"J.Biological Chemistry. 278. 16809-16819 (2003)
• [Publications] Nakahara, M.: "Bile acids enhance low density lipoprotein receptor gene expression via a MAP kinase cascade mediated stabilization of mRNA"J Biol Chem.. 277. 37229-37234 (2002)
• [Publications] Hirano Y: "Direct demonstration of rapid degradation of nuclear sterol regulatory element-binding Proteins by the ubiquitin-proteasome pathway"J. Biol. Chem.. 276. 36431-36437 (2001)
• [Publications] Sato R.: "Transcriptional Regulation of the ATP Citrate-lyase Gene by Sterol Regulatory Element-binding Proteins."J.Biol.Chem.. 275. 12497-12502 (2000)
• [Publications] Sato, R.: "Transcriptional Regulation of the ATP Citrate-lyase Gene by Sterol Regulatory Element-binding Proteins"J. Biol. Chem.. 275 (in press). (2000)
• [Publications] Mori, M.: "Presence of phospholipid-neutral lipid complex structures in atherosclerotic lesions as detected by a novel monoclonal antibody"J. Biol. Chem. 274. 24828-24837 (1999)
• [Publications] Sato, R.: "Sterol regulatory element-binding protein negatively regulates microsomal triglyceride transfer protein gene transcription"J. Biol. Chem.. 274. 24714-24720 (1999)
• [Publications] Yamaguchi, M.: "Characterization of cleavage enzymes for sterol regulatory element binding protein in hamster liver microsomes"Biochem. Biophys. Res. Commun.. 258. 542-547 (1999)
• [Publications] Imanaka, T.: "Characterization of the 70-kDa peroxisomal protein, an ATP-biding cassette transporter"J. Biol. Chem.. 274. 11968-11976 (1999)
• [Publications] Nagoshi, E.: "Nuclear import of SREBP-2, a basic helix-loop-helix-leucine zipper (bHLH-Zip)-containing transcription factor occurs through direct interaction of importin b with HLH-Zip"Mol. Biol. Cell. 10. 2221-2233 (1999)