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生活習慣病発症における環境と栄養を感知するエピゲノム制御機構の解明

Research Project

Project/Area Number 16H02658
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (A)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Research Field Metabolomics
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

酒井 寿郎  東京大学, 先端科学技術研究センター, 教授 (80323020)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 川村 猛  東京大学, アイソトープ総合センター, 准教授 (70306835)
Project Period (FY) 2016-04-01 – 2017-03-31
Project Status Discontinued (Fiscal Year 2016)
Budget Amount *help
¥46,670,000 (Direct Cost: ¥35,900,000、Indirect Cost: ¥10,770,000)
Fiscal Year 2016: ¥12,740,000 (Direct Cost: ¥9,800,000、Indirect Cost: ¥2,940,000)
Keywordsエピゲノム / 脂肪細胞 / 生活習慣病 / 環境 / メタボリックシンドローム
Outline of Annual Research Achievements

研究目的:エピゲノムは塩基配列を変えず、DNAやヒストンの化学修飾により遺伝子発現を変える環境への適応機構であり、生活習慣病発症に深く関与する。しかし、多様な外的環境の変化に対応して、どのように特異的にエピゲノムが変化するのか、その一連のメカニズム解明は不十分である。申請者は、環境変化に対するエピゲノム修飾酵素の翻訳後修飾とこれによって規定されるタンパク質複合体形成がクロマチン構造変化の初期応答 (1st step) として鍵となることを解明した。本研究では翻訳後修飾とタンパク質複合体解析を行い、環境刺激による初期応答からエピゲノム変化をともなう持続応答 (2nd step) へ至るまでのメカニズムを解明する。
成果:環境からの刺激(寒冷)がエピゲノムに統合されるかを解析した。マウスを寒冷下で飼育し、皮下脂肪組織を採取し、遺伝子の発現解析を行い、さらに、クロマチン免疫沈降法によってヒストンH3の9番目のリジンのメチル化を解析した(ChIP解析)。この結果、30℃で飼育したマウスに比べ、寒冷(4℃)で飼育したマウスは抑制系のクロマチンの修飾が減少した。これに対応して白色脂肪組織において熱産生遺伝子の上昇がみられ、白色脂肪組織がベージュ化していることが確認された。
さらに、ヒストンリジンの脱メチル化酵素KDMの遺伝子欠損マウス(KOマウス)と野生型マウスを寒冷環境下で飼育し同様の実験を行った。この結果、野生型マウスでは白色脂肪組織の褐色化の組織像が得られたのに対し、KOマウスでは褐色化が著しく減弱していた。ヒストンリジン残基の抑制修飾もKOマウスでは高値にとどまった。以上より、KDMが寒冷を感知しヒストンの抑制化修飾を脱メチル化することによって遺伝子発現に寄与することが示された。
本研究は現在、基盤S(課題番号16H06390)にて継続進行中である。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(1 results)
  • 2016 Annual Research Report
  • Research Products

    (5 results)

All 2016 Other

All Presentation (4 results) Remarks (1 results)

  • [Presentation] Metabolic Regulation of Histone Demethylase KDM4A and Glycolytic Gene Expression by Isocitrate Dehydrogenase 3β during Adipogenesis2016

    • Author(s)
      Eko F. Ariyanto, Yoshihiro Matsumura, Tomoyoshi Soga, Takeshi Inagaki, Juro Sakai
    • Organizer
      第89回日本生化学会
    • Place of Presentation
      仙台
    • Year and Date
      2016-09-27
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] Nuclear receptor PPARγ epigenomic modifier complexes that control adipocyte differentiation and metabolic phenotype.2016

    • Author(s)
      Juro Sakai
    • Organizer
      第48回日本動脈硬化学会総会・学術集会
    • Place of Presentation
      東京
    • Year and Date
      2016-07-14
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] 絶食でのケトン体産生のメカニズム2016

    • Author(s)
      酒井寿郎
    • Organizer
      第16回日本抗加齢医学会総会シンポジウム
    • Place of Presentation
      横浜
    • Year and Date
      2016-06-10
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] ヒストン修飾酵素による脂肪細胞制御2016

    • Author(s)
      稲垣毅、阿部陽平、Rozqie Royhan、松村欣宏、岩崎聡、梶村真吾、田中十志也、児玉龍彦、油谷浩幸、酒井寿郎
    • Organizer
      第59回日本糖尿病学会年次学術集会
    • Place of Presentation
      京都
    • Year and Date
      2016-05-20
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Remarks] 東京大学先端科学技術研究センター酒井研究室/原著論文

    • URL

      http://www.mm.rcast.u-tokyo.ac.jp/publications/pubs.html

    • Related Report
      2016 Annual Research Report

URL: 

Published: 2016-04-21   Modified: 2018-01-16  

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