糖・脂質代謝における細胞内小胞輸送関連蛋白TFGの関与とその発現制御因子の解明

• Project/Area Number: 21K08580
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 54040:Metabolism and endocrinology-related
• Research Institution: Hiroshima University
• Principal Investigator: 山本屋 武 広島大学, 医系科学研究科(医), 助教 (50760013)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2025-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000); Fiscal Year 2023: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2021: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
• Keywords: Trk-fused gene (TFG) / 脂肪細胞 / 甲状腺ホルモン / 脂肪酸合成 / 熱産生 / PPARγ / 糖・脂質代謝 / 脂肪肝 / 細胞内小胞輸送 / 神経変性疾患 / 神経筋接合部 / 翻訳後修飾 / 発現調節機構

Outline of Research at the Start

Trk-fused gene (TFG) は小胞体からGolgi体へのCOPII小胞輸送に重要な役割を担うことが最近明らかになってきたタンパク質である。我々はTFGの糖・脂質代謝制御における役割に着目し研究を行っており、KOマウスを用いた検討から脂肪細胞でTFGを欠失すると過栄養に伴う脂肪組織の増大が障害され脂肪肝になること、また肝細胞でTFGを欠失すると肝脂肪蓄積が増加することを見出している。本研究ではTFGによるCOPII小胞輸送や翻訳後修飾への影響に特に着目し、その分子機序の解明を目指す。また栄養状態によってTFGの発現量が変化する仕組みについて明らかにすることも本研究の目的である。

Outline of Annual Research Achievements

Trk-fused gene (TFG) は小胞体からGolgi体へのCOPII小胞輸送に重要であること、またその遺伝子異常がいくつかの神経変性疾患の原因となることが、近年明らかとなってきた分子である。我々はTFGの代謝制御における役割に着目し、各臓器特異的TFG KOマウスの表現型解析を介して、代謝におけるTFGの機能解明を試みており、これまでに膵β細胞の増殖およびインスリン分泌における重要性 (Sci Rep. 2017) や、骨格筋TFGが神経筋接合部の形成 維持に寄与する可能性 (Sci Rep. 2022) について報告してきた。
2023年度は主に脂肪細胞におけるTFGの役割について、検討を行った。脂肪細胞特異的TFG　KOマウスの鼠径部皮下脂肪 (scWAT) ではPPARγ標的遺伝子、de novo lipogenesis (DNL) 関連遺伝子、熱産生関連遺伝子の発現が顕著に低下する。しかし、scWATから単離したstromal vascular fraction (SVF) を脂肪細胞に分化後にTFGを欠失させても、これらの表現型は認められない。そこでin vivoでのみ存在する何らかの因子が介在している可能性を考え、検討を行った。
脂肪細胞において交感神経シグナルと甲状腺ホルモンが協調的に作用することでUcp1やFasn, AclyなどのDNL関連遺伝子の発現が制御されていることが知られており、交感神経刺激や甲状腺ホルモンへの応答性に着目し検討を行ったところ、脂肪細胞特異的TFG KOマウスでは甲状腺ホルモンに対する応答性が障害されており、その結果DNL関連遺伝子やUcp1の発現が低下していることが明らかとなった。
以上の結果を論文としてまとめ、投稿し、最近論文掲載に至った (PNAS Nexus. 2024)。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

2023年度は脂肪細胞におけるTFGの役割について、検討を進め、論文投稿を行い、PNAS Nexus誌への掲載に至ることができた。
その過程で少なくともin vivoでは甲状腺ホルモンによりTFGの発現が制御されていることが判明し、TFGの発現制御機構についても知見が得られたことも大きい。

Strategy for Future Research Activity

補助事業期間延長を承認頂いたので、2024年度は肝細胞におけるTFGの役割、およびTFG発現量の制御因子の同定について、引き続き検討を進めていきたい。
特に後者については、脂肪細胞における甲状腺ホルモン応答性の検討の過程で、甲状腺ホルモンにより少なくともin vivoではTFG発現量が正に制御されていることが判明した。培養細胞では甲状腺ホルモン添加によるTFG発現量の増加は明らかでなく、甲状腺ホルモンによる直接的な転写制御ではなく、何らかの別の因子が介在する可能性が高いと考えている。
特に後者については早期の論文化を目指し、検討を継続する。

Research Products

• [Journal Article] Auraptene Enhances AMP-Activated Protein Kinase Phosphorylation and Thereby Inhibits the Proliferation, Migration and Expression of Androgen Receptors and Prostate-Specific Antigens in Prostate Cancer Cells (2023)
  • Author(s): Akasaka Y, Hasei S, Ohata Y, Kanna M, Nakatsu Y, Sakoda H, Fujishiro M, Kushiyama A, Ono H, Matsubara A, Hinata N, Asano T, Yamamotoya T.
  • Journal Title: Int J Mol Sci. Volume: 24(21) Issue: 21 Pages: 16011-16011
  • DOI: 10.3390/ijms242116011
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Roles of peptidyl prolyl isomerase Pin1 in viral propagation (2022)
  • Author(s): Kanna M, Nakatsu Y, Yamamotoya T, Encinas J, Ito H, Okabe T, Asano T, Sakaguchi T.
  • Journal Title: Front Cell Dev Biol. Volume: 10 Pages: 1005325-1005325
  • DOI: 10.3389/fcell.2022.1005325
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Par14 interacts with the androgen receptor, augmenting both its transcriptional activity and prostate cancer proliferation (2022)
  • Author(s): Naito M, Ikeda K, Aoyama S, Kanamoto M, Akasaka Y, Kido Y, Nakanishi M, Kanna M, Yamamotoya T, Matsubara A, Hinata N, Asano T, Nakatsu Y.
  • Journal Title: Cancer Med. Volume: - Issue: 7 Pages: 8464-8475
  • DOI: 10.1002/cam4.5587
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Prolyl isomerase Pin1 promotes extracellular matrix production in hepatic stellate cells through regulating formation of the Smad3-TAZ complex (2022)
  • Author(s): Aoyama S, Kido Y, Kanamoto M, Naito M, Nakanishi M, Kanna M, Yamamotoya T, Asano T, Nakatsu Y.
  • Journal Title: Exp Cell Res. Volume: 425 Issue: 2 Pages: 113544-113544
  • DOI: 10.1016/j.yexcr.2023.113544
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] The expression of prolyl isomerase Pin1 is expanded in the skin of patients with atopic dermatitis and facilitates IL‐33 expression in HaCaT cells (2022)
  • Author(s): Kanamoto Mayu、Takahagi Shunsuke、Aoyama Shunya、Kido Yuri、Nakanishi Mikako、Naito Miki、Kanna Machi、Yamamotoya Takeshi、Tanaka Akio、Hide Michihiro、Asano Tomoichiro、Nakatsu Yusuke
  • Journal Title: The Journal of Dermatology Volume: 50 Issue: 4 Pages: 462-471
  • DOI: 10.1111/1346-8138.16633
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Involvement of neuronal and muscular Trk-fused gene (TFG) defects in the development of neurodegenerative diseases (2022)
  • Author(s): Yamamotoya Takeshi、Hasei Shun、Akasaka Yasuyuki、Ohata Yukino、Nakatsu Yusuke、Kanna Machi、Fujishiro Midori、Sakoda Hideyuki、Ono Hiraku、Kushiyama Akifumi、Misawa Hidemi、Asano Tomoichiro
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 12 Issue: 1 Pages: 1966-1966
  • DOI: 10.1038/s41598-022-05884-7
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Prolyl isomerase Pin1 plays an essential role in SARS-CoV-2 proliferation, indicating its possibility as a novel therapeutic target (2021)
  • Author(s): Yamamotoya T, Nakatsu Y, Kanna M, Hasei S, Ohata Y, Encinas J, Ito H, Okabe T, Asano T, Sakaguchi T.
  • Journal Title: Sci Rep Volume: 11 Issue: 1 Pages: 18581-18581
  • DOI: 10.1038/s41598-021-97972-3
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Impact of Plasma Xanthine Oxidoreductase Activity on the Mechanisms of Distal Symmetric Polyneuropathy Development in Patients with Type 2 Diabetes (2021)
  • Author(s): Fujishiro Midori、Ishihara Hisamitsu、Ogawa Katsuhiko、Murase Takayo、Nakamura Takashi、Watanabe Kentaro、Sakoda Hideyuki、Ono Hiraku、Yamamotoya Takeshi、Nakatsu Yusuke、Asano Tomoichiro、Kushiyama Akifumi
  • Journal Title: Biomedicines Volume: 9 Issue: 8 Pages: 1052-1052
  • DOI: 10.3390/biomedicines9081052
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Pathological Role of Pin1 in the Development of DSS-Induced Colitis (2021)
  • Author(s): Matsunaga Yasuka、Hasei Shun、Yamamotoya Takeshi、Honda Hiroaki、Kushiyama Akifumi、Sakoda Hideyuki、Fujishiro Midori、Ono Hiraku、Ito Hisanaka、Okabe Takayoshi、Asano Tomoichiro、Nakatsu Yusuke
  • Journal Title: Cells Volume: 10 Issue: 5 Pages: 1230-1230
  • DOI: 10.3390/cells10051230
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Carnosic Acid and Carnosol Activate AMPK, Suppress Expressions of Gluconeogenic and Lipogenic Genes, and Inhibit Proliferation of HepG2 Cells (2021)
  • Author(s): Hasei S, Yamamotoya T, Nakatsu Y, Ohata Y, Itoga S, Nonaka Y, Matsunaga Y, Sakoda H, Fujishiro M, Kushiyama A, Asano T.
  • Journal Title: Int J Mol Sci Volume: 22 Issue: 8 Pages: 4040-4040
  • DOI: 10.3390/ijms22084040
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] Trk-fused gene (TFG) の脂肪細胞分化および成熟脂肪細胞における役割の検討 (2023)
  • Author(s): 山本屋 武, 大畠 侑乃, 赤坂 保行, 迫田 秀之, 藤城 緑, 櫛山 暁史, 浅野 知一郎
  • Organizer: 第66回日本糖尿病学会年次学術集会
• [Presentation] 骨格筋TFGの肥満形成および神経筋接合部の維持における役割 (2022)
  • Author(s): 山本屋 武, 大畠 侑乃, 赤坂 保行, 神名 麻智, 中津 祐介, 迫田 秀之, 藤城 緑, 櫛山 暁史, 浅野 知一郎
  • Organizer: 第65回日本糖尿病学会年次学術集会
• [Presentation] Trk-fused gene (TFG) の脂肪細胞における代謝制御機構の解明 (2021)
  • Author(s): 山本屋 武, 長谷井 竣, 中津 祐介, 大畠 侑乃, 迫田 秀之, 藤城 緑, 櫛山 暁史, 浅野 知一郎
  • Organizer: 第64回日本糖尿病学会年次学術集会