ヒストン脱メチル化酵素のタンパク質翻訳後修飾を基盤としたエネルギー消費機構の解明

• Project/Area Number: 16J11548
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Genome biology
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 阿部 陽平 東京大学, 先端科学技術研究センター, 特別研究員(PD)
• Project Period (FY): 2016-04-22 – 2019-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2017)
• Budget Amount: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000); Fiscal Year 2017: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000); Fiscal Year 2016: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
• Keywords: ヒストン脱メチル化酵素JMJD1A / ベージュ化 / 熱産生 / エピゲノム変化 / UCP1 / リン酸化 / Ｈ３Ｋ９脱メチル化 / 寒冷 / ベージュ脂肪細胞 / 寒冷刺激 / タンパク質複合体 / H3K9 / PRDM16

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、β-アドレナリンシグナルを感知したヒストン脱メチル化酵素 JMJD1A が、熱産生遺伝子の H3K9 脱メチル化を引き起こすことで、脂肪細胞のベージュ化を誘導することを解明した。
（１）褐色脂肪組織での熱産生に H3K9 脱メチル化が必要なのか？寒冷刺激（4 度、6 時間）を与えたマウスの褐色脂肪組織では、UCP1 の遺伝子およびタンパク質発現が増加するが、Ucp1 遺伝子領域の H3K9me2 レベルは非常に低いままで、寒冷の有無で変化は見られなかった。すなわち、褐色脂肪組織での熱産生には H3K9 脱メチル化は関与しないことを証明した。
（２）白色脂肪組織のベージュ化による熱産生に JMJD1A による H3K9 脱メチル化が必要なのか？JMJD1A-S265A-KI マウスに長期寒冷刺激（4 度、1 週間）を与えた白色脂肪組織では、UCP1 の遺伝子およびタンパク質発現が野生型マウスと比較して抑制されていた。その原因として、JMJD1A-S265A-KI マウスでは、寒冷刺激（β-アドレナリンシグナル）を JMJD1A が S265 のリン酸化によって感知できず、標的遺伝子に JMJD1A がリクルートされるのが妨げられていることを、JMJD1A-ChIP アッセイによって明らかにした。また、これに伴って、熱産生遺伝子の H3K9 脱メチル化も抑制されていることを H3K9me2-ChIP アッセイによって証明した。以上をまとめ、最終的に、「Histone demethylase JMJD1A coordinates acute and chronic adaptation to cold stress via thermogenic phospho-switch」というタイトルで Naure Communications 誌にアクセプトされた。

Research Progress Status

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Histone demethylase JMJD1A coordinates acute and chronic adaptation to cold stress via thermogenic phospho-switch. (2018)
  • Author(s): Yohei Abe, Yosuke Fujiwara, Hiroki Takahashi, Yoshihiro Matsumura, Tomonobu Sawada, Shuying Jiang, Ryo Nakaki, Aoi Uchida, Noriko Nagao, Makoto Naito, Shingo Kajimura, Hiroshi Kimura, Timothy F. Osborne, Hiroyuki Aburatani, Tatsuhiko Kodama, Takeshi Inagaki, Juro Sakai
  • Journal Title: Nature Communications Volume: 9 Issue: 1 Pages: 1566-1566
  • DOI: 10.1038/s41467-018-03868-8
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Book] The Lipid 「特集 エピゲノムとメタボリズムのクロストーク・プロテオーム解析から解明されたリジン脱メチル化酵素の熱産生における新たな役割」 (2017)
  • Author(s): 阿部陽平、松村欣宏、稲垣毅、酒井寿郎
  • Total Pages: 106
  • Publisher: メディカルレビュー社
  • ISBN: 9784779219290
• [Book] 糖尿病学２０１６ (2016)
  • Author(s): 酒井寿郎、阿部陽平、松村欣宏、稲垣毅
  • Total Pages: 174
  • Publisher: 診断と治療社