エピジェネティクスによる脂肪細胞分化制御因子PPARγの発現制御機構の研究

• Project/Area Number: 21790864
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Metabolomics
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 脇 裕典 東京大学, 医学部附属病院, 特任助教 (00466765)
• Project Period (FY): 2009 – 2010
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2010)
• Budget Amount: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000); Fiscal Year 2010: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000); Fiscal Year 2009: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
• Keywords: クロマチン / 転写 / 脂肪細胞 / PPARγ / FAIRE / 次世代シークエンサー / ヒストン / bivalent / 発生・分化 / 糖尿病 / ゲノム / 転写調節

Research Abstract

脂肪細胞特異的な転写調節機構にエピジェネティクスによるクロマチン制御が果たす役割に注目した。次世代シークエンサーを用いて、オープンクロマチン領域を検出するFAIRE-seq、転写因子PPARγ、ヘテロダイマーRXR、ヒストン修飾H3K4me3などのChIP-seqを施行し、3T3-L1脂肪細胞ゲノム上の脂肪細胞特異的な制御領域の同定を試みた。非プロモーター領域のFAIREはエンハンサー型のヒストン修飾(H3K4me1+/me3-)を認め、分化に伴いダイナミックに変化した。機能的にも脂肪細胞特異的な非プロモーターFAIRE領域は脂肪細胞分化で転写が制御される遺伝子、及び脂肪細胞分化や糖脂質代謝関連遺伝子の近傍に濃縮していた。脂肪細胞特異的FAIRE領域の45.3%と11.7%は既知の脂肪細胞分化制御因子であるPPARγとC/EBPαの結合領域とオーバーラップした。脂肪細胞特異的FAIRE領域のDNA配列に対してバイオインフォルマティクスによるモチーフ検索を行ったところ、PPARγやC/EBPとともに、転写因子NFIの結合モチーフが濃縮していた。siRNAによるノックダウンにより3T3-L1の分化が抑制したことから、NFIが脂肪細胞分化に重要な役割を果たしていることが示唆された。一方PPARγのプロモーター領域のヒストン修飾についてChIP-qPCRで検討したところES細胞やMEFにおいてH3K4me3とH3K27me3によるbivalent修飾を認めた。脂肪細胞にコミットしている3T3-L1細胞などではH3K4me3のみの活性型の修飾を示していた。MEFでは脂肪細胞分化に伴いH3K27me3が減少した。H3K27メチル基修飾酵素の過剰発現やノックダウンにより脂肪細胞の分化が制御されることを認め、bivalentドメインの制御が脂肪細胞分化に重要な役割を果たす事が示唆された。

Research Products

• [Journal Article] 1. PPARγ研究の最新動向 (2009)
  • Author(s): 脇裕典, 山内敏正, 門脇孝
  • Journal Title: 口本臨床PPARγアゴニスト-基礎・臨床研究の最新動向- 68(2) Pages: 181-188
• [Presentation] Global Mapping of Cell-Type-Specific Open Chromatin by Formaldehyde-Assisted Isolation of Regulatory Elements (FAIRE) in Adipocytes (2011)
  • Author(s): 脇裕典
  • Organizer: Keystone Symposia
  • Place of Presentation: アメリカ合衆国、コロラド州
• [Presentation] エピジェネティクスによる脂肪細胞分化におけるPPARγ転写制御機構の検討 (2010)
  • Author(s): 脇裕典
  • Organizer: 日本糖尿病学会年次集会
  • Place of Presentation: 岡山
• [Presentation] Genome-wide Profiling of Cell-Type Specific Chromatin Regulatory Elements in Adipocytes using ChIP-seq for PPARγ/RXRα and FAIRE (Formalin-assisted Isolation of Regulatory Elements)-seq (2010)
  • Author(s): 脇裕典
  • Organizer: American Diabetes Association 70th Scientific Sessions
  • Place of Presentation: アメリカ合衆国、フロリダ州
• [Presentation] Transcriptional Regulation of Two Splicing Variants of AdipoR2 with Alternative Promoters by PPAR_Y in Adipocytes (2009)
  • Author(s): Hironori Waki, Toshimasa Yamauchi, Jing Yu, Takashi Kadowaki
  • Organizer: The 69th Scientific Sessions of the American Diabetes Association
  • Place of Presentation: Louisiana, USA
  • Year and Date: 2009-06-07