Elucidation of ApoA1 gene regulatory mechanism through searching causal single-nucleotide variants

• Project/Area Number: 19K20175
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 59040:Nutrition science and health science-related
• Research Institution: University of Tsukuba
• Principal Investigator: Aita Yuichi 筑波大学, 医学医療系, 助教 (60752152)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2021)
• Budget Amount: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000); Fiscal Year 2021: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2020: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2019: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
• Keywords: 生活習慣病

Outline of Research at the Start

次世代シークエンサーは世界中で膨大な量の塩基情報を生み出しており、医療のみならずヘルスケアへの応用が期待される。この第一歩は、次世代シークエンサーから得られた塩基情報と、人種や地域、生活習慣など様々な環境下で得られる表現型を組み合わせる解析である。こうした遺伝統計学的な解析によって得られた知見をさらに、生活習慣病の個別化医療や予防医療に役立てるためには、真に機能を有する「疾患関連変異」の機能解析を分子生物学的な実験によって進める必要がある。本研究の目的は、エンハンサーやプロモーターといった遺伝子制御部位に位置する変異が、血中HDLレベルを規定するメカニズムを実験的に解明することである。

Outline of Final Research Achievements

We searched for transcription factors binding to causal single-nucleotide variants (SNVs) to find the mechanism how causal SNVs around ApoA1 gene determine plasma HDL levels. 35 candidates for causal SNVs were selected on the basis of their allele frequency. Among these, SNV #33 nearly doubled the ratio of luciferase activities in HepG2 cells. Next, two rounds of TFEL scan revealed that two transcription factors out of 1588 TFs bound to SNV #33. After assessments of reproducibility, we identified TFEL clone #1193 as a novel transcription factor regulating the gene expression level of ApoA1. Overexpression of TFEL clone #1193 in HepG2 cells increased endogenous ApoA1 expression. We identified not only the causal SNV that affected the transcription of ApoA1 gene but also the transcription factor that bound to this causal SNV and determined the expression level of ApoA1 gene.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

血中HDLレベルを規定するcausal SNVの探索を目的に、TFEL scan法を用いてApoA1のプロモーター領域のSNVを解析した。同定された転写因子をヒト細胞株で過剰発現したところ、内因性のApoA1遺伝子の発現が増加した。ApoA1のプロモーター領域にあり、転写活性に影響を与えるSNVと、この部位に結合してApoA1遺伝子の発現を制御する転写因子を同定した。また、同定されたSNVがもたらす肝細胞での効果を検討するために、CRISPR/Cas9による相同組換え修復を利用してSNVを導入する実験系の構築を進めた。

Research Products

• [Journal Article] Plasma free metanephrine and normethanephrine levels correlated to plasma catecholamine after acute running in amateur runner (2021)
  • Author(s): Tokinoya Katsuyuki、Shishikura Yasuhiro、Sekine Nanami、Aoyagi Atsushi、Yoshida Yasuko、Aita Yuichi、Sugasawa Takehito、Nabekura Yoshiharu、Takekoshi Kazuhiro
  • Journal Title: Journal of Exercise Science & Fitness Volume: 19 Issue: 3 Pages: 178-181
  • DOI: 10.1016/j.jesf.2021.03.002
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Prevalence of Germline Variants in a Large Cohort of Japanese Patients with Pheochromocytoma and/or Paraganglioma (2021)
  • Author(s): Yonamine M、Wasano K、Aita Y、Sugasawa T、Takahashi K、Kawakami Y、Shimano H、Nishiyama H、Hara H、Naruse M、Okamoto T、Matsuda T、Kosugi S、Horiguchi K、Tanabe A、Watanabe A、Kimura N、Nakamura E、Sakurai A、Shiga K、Takekoshi K
  • Journal Title: Cancers Volume: 13 Issue: 16 Pages: 4014-4014
  • DOI: 10.3390/cancers13164014
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] High protein diet-induced metabolic changes are transcriptionally regulated via KLF15-dependent and independent pathways (2021)
  • Author(s): Mehrazad Saber Zahra、Takeuchi Yoshinori、Sawada Yoshikazu、Aita Yuichi、Ho Man Hei、Karkoutly Samia、Tao Duhan、Katabami Kyoka、Ye Chen、Murayama Yuki、Shikama Akito、Masuda Yukari、Izumida Yoshihiko、Miyamoto Takafumi、Matsuzaka Takashi、Sugasawa Takehito、Takekoshi Kazuhiro、Kawakami Yasushi、Shimano Hitoshi
  • Journal Title: Biochemical and Biophysical Research Communications Volume: 582 Pages: 35-42
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2021.10.027
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] FoxO-KLF15 pathway switches the flow of macronutrients under the control of insulin (2021)
  • Author(s): Takeuchi Yoshinori、Yahagi Naoya、Aita Yuichi、Mehrazad-Saber Zahra、Ho Man Hei、Huyan Yiren、Murayama Yuki、Shikama Akito、Masuda Yukari、Izumida Yoshihiko、Miyamoto Takafumi、Matsuzaka Takashi、Kawakami Yasushi、Shimano Hitoshi
  • Journal Title: iScience Volume: 24 Issue: 12 Pages: 103446-103446
  • DOI: 10.1016/j.isci.2021.103446
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Influence of Intermittent Cold Stimulations on CREB and Its Targeting Genes in Muscle: Investigations into Molecular Mechanisms of Local Cryotherapy (2020)
  • Author(s): Sugasawa Takehito、Tome Yoshiya、Takeuchi Yoshinori、Yoshida Yasuko、Yahagi Naoya、Sharma Rahul、Aita Yuichi、Ueda Haruna、Maruyama Reina、Takeuchi Kaoru、Morita Shohei、Kawamai Yasushi、Takekoshi Kazuhiro
  • Journal Title: International Journal of Molecular Sciences Volume: 21 Issue: 13 Pages: 4588-4588
  • DOI: 10.3390/ijms21134588
  • NAID: 120007161300
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Hepatocyte ELOVL Fatty Acid Elongase 6 Determines Ceramide Acyl‐Chain Length and Hepatic Insulin Sensitivity in Mice (2020)
  • Author(s): Matsuzaka T、Kuba M、Koyasu S、Yamamoto Y、Motomura K、Arulmozhiraja S、Ohno H、Sharma R、Shimura T、Okajima Y、Han SI、Aita Y、Mizunoe Y、Osaki Y、Iwasaki H、Yatoh S、Suzuki H、Sone H、Takeuchi Y、Yahagi N、Miyamoto T、Sekiya M、Nakagawa Y、Ema M、Takahashi S、Tokiwa H、Shimano H
  • Journal Title: Hepatology Volume: 71 Issue: 5 Pages: 1609-1625
  • DOI: 10.1002/hep.30953
  • NAID: 120007132717
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] The detection of trans gene fragments of hEPO in gene doping model mice by Taqman qPCR assay (2020)
  • Author(s): Aoki Kai、Sugasawa Takehito、Yanazawa Kouki、Watanabe Koichi、Takemasa Tohru、Takeuchi Yoshinori、Aita Yuichi、Yahagi Naoya、Yoshida Yasuko、Kuji Tomoaki、Sekine Nanami、Takeuchi Kaoru、Ueda Haruna、Kawakami Yasushi、Takekoshi Kazuhiro
  • Journal Title: PeerJ Volume: 8 Pages: e8595-e8595
  • DOI: 10.7717/peerj.8595
  • NAID: 120007132949
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Characterization of Osteoarthritis in a Medial Meniscectomy-Induced Animal Model Using Contrast-Enhanced X-ray Microtomography (2020)
  • Author(s): Sugasawa Takehito、Kuji Tomoaki、Aoki Kai、Yanazawa Koki、Takenouchi Akiko、Watanabe Makoto、Tome Yoshiya、Takeuchi Yoshinori、Aita Yuichi、Yahagi Naoya、Shishikura Yasuhiro、Ono Seiko、Yoshida Yasuko、Kawakami Yasushi、Takekoshi Kazuhiro
  • Journal Title: Biomedicines Volume: 8 Issue: 3 Pages: 56-56
  • DOI: 10.3390/biomedicines8030056
  • NAID: 120007132651
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] A synonymous VHL variant in exon 2 confers susceptibility to familial pheochromocytoma and von Hippel-Lindau disease. (2019)
  • Author(s): Flores SK, Cheng Z, Jasper AM, Natori K, Okamoto T, Tanabe A, Gotoh K, Shibata H, Sakurai A, Nakai T, Wang X, Zethoven M, Balachander S, Aita Y, Young W, Zheng S, Takekoshi K, Nakamura E, Tothill RW, Aguiar RCT, Dahia PLM
  • Journal Title: J Clin Endocrinol Metab Volume: in press Issue: 9 Pages: 3826-3834
  • DOI: 10.1210/jc.2019-00235
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Detection of Transgenes in Gene Delivery Model Mice by Adenoviral Vector Using ddPCR (2019)
  • Author(s): Sugasawa Takehito、Aoki Kai、Watanabe Koichi、Yanazawa Koki、Natsume Tohru、Takemasa Tohru、Yamaguchi Kaori、Takeuchi Yoshinori、Aita Yuichi、Yahagi Naoya、Yoshida Yasuko、Tokinoya Katsuyuki、Sekine Nanami、Takeuchi Kaoru、Ueda Haruna、Kawakami Yasushi、Shimizu Satoshi、Takekoshi Kazuhiro
  • Journal Title: Genes Volume: 10 Issue: 6 Pages: 436-436
  • DOI: 10.3390/genes10060436
  • NAID: 120007133346
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] 栄養素(ブドウ糖,アミノ酸,脂質)の代謝と肝疾患と糖尿病 生体イメージングを用いたニュートリゲノミクスへのアプローチ (2021)
  • Author(s): 武内謙憲, 矢作直也, 會田雄一, 村山友樹, Saber Zahra Mehrazad, 何敏煕, Karkoutly Samia, 陶都罕, 方波見京香, 志鎌明人, 升田紫, 泉田欣彦, 川上康, 島野仁
  • Organizer: 第64回日本糖尿病学会年次学術集会
• [Presentation] 糖鎖センサーによる糖質・脂質エネルギー協調制御の解明 (2021)
  • Author(s): 泉田欣彦, 呼延宜人, 和田亘弘, 升田紫, 武内謙憲, 畠山裕康, Saber Zahra Mehrazad, 會田雄一, 大村卓士, 加藤寛崇, 山崎悠理子, 大竹啓之, 石川まゆみ, 足立淳一郎, 森田智子, 皆川真哉, 矢澤麻佐子, 秋山義隆, 矢作直也, 古川清, 高橋倫子, 島野仁, 山内敏正, 門脇孝
  • Organizer: 第64回日本糖尿病学会年次学術集会
• [Presentation] 多価不飽和脂肪酸(PUFA)によるSREBP-1特異的な抑制機序の解明 (2021)
  • Author(s): 升田紫, 矢作直也, 武内謙憲, 和田亘弘, 呼延宜人, Saber Zahra Mehrazad, 沢田義一, 村山友樹, 會田雄一, 西真貴子[辰巳], 泉田欣彦, 位高啓史, 片岡一則, 島野仁, 門脇孝, 山内敏正
  • Organizer: 第64回日本糖尿病学会年次学術集会
• [Presentation] Identification of PUFA-responsive domain on SREBP-1 as SCAP-independent C-terminal region (2021)
  • Author(s): Masuda Yukari, Yahagi Naoya, Takeuchi Yoshinori, Aita Yuichi, Murayama Yuki, Wada Nobuhiro, Huyan Yiren, Saber Zahra Mehrazad, Sawada Yoshikazu, Shikama Akito, Izumida Yoshihiko, Shimano Hitoshi, Yamauchi Toshimasa
  • Organizer: American Heart Association Scientific Sessions 2021
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] causal SNV探索を通じたApoA1遺伝子の新たな発現調節機構の解明 (2020)
  • Author(s): 會田雄一, 矢作直也, 武内謙憲, 何敏熙, Saber Zahra Mehrazad, 呼延宜人, 村山友樹, 志鎌明人, 升田紫, 泉田欣彦, 関谷元博, 中川嘉, 松坂賢, 川上康, 島野仁
  • Organizer: 第52回日本動脈硬化学会総会・学術集会
• [Presentation] グルココルチコイドによるGR-Bmal/Clock複合体を介した時計遺伝子Nr1d1の抑制性転写制御機構 (2020)
  • Author(s): 村山友樹, 矢作直也, 武内謙憲, 會田雄一, 何敏煕, Saber Zahra Mehrazad, 志鎌明人, 升田紫, 泉田欣彦, 宮本崇史, 関谷元博, 中川嘉, 松坂賢, 大崎芳典, 菅野洋子, 岩崎仁, 鈴木浩明, 川上康, 島野仁
  • Organizer: 第93回日本内分泌学会学術総会
• [Presentation] 生体イメージングで迫る糖・脂質代謝に重要なKLF15遺伝子発現制御機構の解明 (2020)
  • Author(s): 武内謙憲, 矢作直也, 會田雄一, 村山友樹, Saber Zahra Mehrazad, 何敏煕, 呼延宜人, 升田紫, 泉田欣彦, 島野仁
  • Organizer: 第63回日本糖尿病学会年次学術集会
• [Presentation] 多価不飽和脂肪酸(PUFA)によるSREBP-1特異的な抑制機序の解明 (2020)
  • Author(s): 升田紫, 矢作直也, 武内謙憲, 和田亘弘, 呼延宜人, 李恩旭, Saber Zahra Mehrazad, 沢田義一, 村山友樹, 會田雄一, 西真貴子[辰巳], 泉田欣彦, 飯塚陽子, 位高啓史, 片岡一則, 島野仁, 門脇孝
  • Organizer: 第63回日本糖尿病学会年次学術集会
• [Presentation] 糖鎖認識メカニズムによる糖質・脂質エネルギー協調制御の解明 (2020)
  • Author(s): 泉田欣彦, 和田亘弘, 呼延宜人, 鈴木卓也, 升田紫, 畠山裕康, 武内謙憲, Saber Zahra Mehrazad, 村山友樹, 會田雄一, 山崎悠理子, 梅原敏弘, 大竹啓之, 高橋倫子, 矢作直也, 島野仁, 山内敏正, 門脇孝
  • Organizer: 第63回日本糖尿病学会年次学術集会
• [Presentation] Elucidation Of Apoa1 Gene Regulatory Mechanism Through Searching Causal Single-Nucleotide Variants (2020)
  • Author(s): Aita Yuichi, Yahagi Naoya, Takeuchi Yoshinori, Ho Man Hei, Saber Zahra Mehrazad, Huyan Yiren, Murayama Yuki, Shikama Akito, Masuda Yukari, Izumida Yoshihiko, Sekiya Motohiro, Nakagawa Yoshimi, Matsuzaka Takashi, Kawakami Yasushi, Shimano Hitoshi
  • Organizer: American Heart Association Scientific Sessions 2020
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 多価不飽和脂肪酸(PUFA)によるSREBP-1特異的な抑制機序の解明 (2019)
  • Author(s): 升田 紫, 矢作 直也, 武内 謙憲, 和田 亘弘, 呼延 宜人, 李 恩旭, Mehrazad Saber Zahra, 沢田 義一, 村山 友樹, 會田 雄一, 西 真貴子[辰巳], 泉田 欣彦, 飯塚 陽子, 位高 啓史, 片岡 一則, 島野 仁, 門脇 孝
  • Organizer: 第62回日本糖尿病学会年次学術集会
• [Presentation] 糖と脂肪酸のエネルギー基質動員を制御する分子基盤の探求 (2019)
  • Author(s): 泉田 欣彦, 和田 亘弘, 矢作 直也, 武内 謙憲, 李 恩旭, 呼延 延人, 升田 紫, 沢田 義一, 戸谷 直樹, 朴 賢英, 會田 雄一, 志鎌 明人, 飯塚 陽子, 島野 仁, 山内 敏正, 門脇 孝
  • Organizer: 第62回日本糖尿病学会年次学術集会
• [Presentation] SNP rs7074440は肝細胞において転写因子C-FOSとの結合を介してTCF7L2遺伝子発現を調節している機能性SNPである (2019)
  • Author(s): 武内 謙憲, 矢作 直也, 朴 賢英, 會田 雄一, 村山 友樹, Saber Zahra Mehrazad, 何 敏煕, 升田 紫, 泉田 欣彦, 宮本 崇史, 関谷 元博, 松坂 賢, 中川 嘉, 川上 康, 島野 仁
  • Organizer: 第51回日本動脈硬化学会総会・学術集会
• [Presentation] Hepatic KLF15 is involved in lipogenesis via inhibitory effect on SREBP-1c promoter during fasting (2019)
  • Author(s): 武内謙憲, 矢作直也, 會田雄一, 村山友樹, Zahra Mehrazad-Saber, 何敏熙, 和田亘弘, 李恩旭, 呼延宜人, 升田紫, 泉田欣彦, 島野仁
  • Organizer: IDF (International Diabetes Federation) Congress 2019
  • Int'l Joint Research
• [Remarks] 筑波大学医学医療系ニュートリゲノミクスリサーチグループ
  • URL: http://nutrigenomics.umin.jp/