核内受容体型転写因子LXRの分子修飾による生体での栄養代謝制御機構の解明

• Project/Area Number: 20K07272
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 48020:Physiology-related
• Research Institution: University of Tsukuba
• Principal Investigator: 武内 謙憲 筑波大学, 医学医療系, 助教 (70508093)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2022-03-31
• Project Status: Discontinued (Fiscal Year 2021)
• Budget Amount: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000); Fiscal Year 2022: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000); Fiscal Year 2021: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000); Fiscal Year 2020: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
• Keywords: 栄養代謝 / 転写因子 / 翻訳後修飾 / 分子修飾

Outline of Research at the Start

生体内では栄養状態の変化を感知し様々な遺伝子発現が変動することで代謝恒常性を維持している。本研究では、生体肝臓でのリン酸化を含むLXRタンパク質分子修飾の様子を高精度なLC-MS/MS機器を用いた質量分析法にて網羅的に解析する。そしてそれらの分子修飾が担うSREBP-1c発現調節のダイナミクスを、申請者の開発した生体でのプロモーター解析法「in vivo Ad-luc法」にて検証することで、KLF15経路とLXRタンパク質分子修飾による経路の重要性や役割の違いを明確化し、“生体での”栄養代謝制御ネットワークの解明、ひいては生活習慣病改善への新たな治療方法確立を目指す。

Outline of Annual Research Achievements

生体内では栄養状態の変化を感知し様々な遺伝子発現が変動することで代謝恒常性を維持している。申請者はその中でも肝臓での脂質合成系調節を担う遺伝子SREBP-1cの発現調節機構を解明するため、画期的な生体でのプロモーター解析法「in vivo Ad-luc法」を開発し、絶食時に転写因子KLF15が核内受容体型転写因子LXRの活性を抑制することがSREBP-1c発現調節に重要であることを見出した。さらにKLF15ノックアウトマウスの解析よりKLF15とは独立したLXR活性調節経路が存在し、その経路にはLXRタンパク質のリン酸化修飾が関与していることが示唆された。そこで本研究では、生体肝臓でのリン酸化をはじめとしたLXRタンパク質分子修飾の様子を、高精度なLC-MS/MS機器を用いた質量分析法にて網羅的に解析し、それら分子修飾が担うSREBP-1c発現調節のダイナミクスをin vivo Ad-luc法
にて検証することで、KLF15経路とLXRタンパク質分子修飾による生体内における経路の重要性や役割の違いを明確化し「“生体での”栄養代謝制御ネットワーク」の解明を目的とする。
令和3年度は、令和2年度においてリン酸化タンパク質を検出できるPhos-Tag法ならびにLC-MS/MS機器を用いた質量分析法により見出した、LXRタンパク質上のいくつかのセリン/スレオニン残基におけるリン酸化修飾候補部位をアラニンに置換した様々な変異体LXRを発現するプラスミドベクターを作成した。LXRタンパク質はin vitroではPKAによりリン酸化することが報告されているため、上記の変異体LXRを用いてPhos-Tag法にてリン酸化部位の同定を試みた。その結果、PKAによりリン酸化される残基を同定することが出来た。

Research Products

• [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] The transcriptional corepressor CtBP2 serves as a metabolite sensor orchestrating hepatic glucose and lipid homeostasis (2021)
  • Author(s): Sekiya Motohiro、Kainoh Kenta、Sugasawa Takehito、Yoshino Ryunosuke、Hirokawa Takatsugu、Tokiwa Hiroaki、Nakano Shogo、Nagatoishi Satoru、Tsumoto Kouhei、Takeuchi Yoshinori、Miyamoto Takafumi、Matsuzaka Takashi、Shimano Hitoshi
  • Journal Title: Nature Communications Volume: 12 Issue: 1 Pages: 1-19
  • DOI: 10.1038/s41467-021-26638-5
  • 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] CtBP2 confers protection against oxidative stress through interactions with NRF1 and NRF2 (2021)
  • Author(s): Kainoh Kenta、Takano Ryo、Sekiya Motohiro、Saito Kenji、Sugasawa Takehito、Ma Yang、Murayama Yuki、Sugano Yoko、Osaki Yoshinori、Iwasaki Hitoshi、Takeuchi Yoshinori、Yahagi Naoya、Suzuki Hiroaki、Miyamoto Takafumi、Nakagawa Yoshimi、Matsuzaka Takashi、Shimano Hitoshi
  • Journal Title: Biochemical and Biophysical Research Communications Volume: 562 Pages: 146-153
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2021.05.069
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Genome-wide screening of upstream transcription factors using an expression library (2021)
  • Author(s): Yahagi Naoya、Takeuchi Yoshinori
  • Journal Title: F1000Research Volume: 10:51 Pages: 1-14
  • DOI: 10.12688/f1000research.27532.2
  • 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] 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] Transcriptional co-repressor CtBP2 orchestrates epithelial-mesenchymal transition through a novel transcriptional holocomplex with OCT1 (2020)
  • Author(s): Ma Yang、Sekiya Motohiro、Kainoh Kenta、Matsuda Takaaki、Iwasaki Hitoshi、Osaki Yoshinori、Sugano Yoko、Suzuki Hiroaki、Takeuchi Yoshinori、Miyamoto Takafumi、Yahagi Naoya、Nakagawa Yoshimi、Matsuzaka Takashi、Shimano Hitoshi
  • Journal Title: Biochemical and Biophysical Research Communications Volume: 523 Issue: 2 Pages: 354-360
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2019.12.070
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] 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、Mehrazad Saber Zahra、何敏煕、Samia Karkoutly、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7回肝臓と糖尿病・代謝研究会
  • Invited
• [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] 肝臓特異的Elovl6欠損マウスの肝臓ではC18-ceramideが減少することによりインスリン感受性が亢進する (2020)
  • Author(s): 松坂賢、久芳素子、小安さおり、本村香織、大野博、Sharma R、武内謙憲、矢作直也、宮本崇史、関谷元博、中川嘉、島野仁
  • Organizer: 第93回日本内分泌学会学術総会
• [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、曾田雄一、何敏熙、Zahra Meharazad Saber、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、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] 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、Zahra Mehrazad Saber、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] 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
  • Organizer: 第63回日本糖尿病学会年次学術集会