脂肪細胞の分化誘導と質的変化を制御するアラキドン酸カスケード反応の分子調節機構

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14560099
• Research Institution: Shimane University
• Principal Investigator: 横田 一成 島根大学, 生物資源科学部, 教授 (90158361)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 西村 浩二 島根大学, 生物資源科学部, 助手 (30304257) ; 地阪 光生 島根大学, 生物資源科学部, 助教授 (60243424)
• Keywords: 脂肪細胞 / アラキドン酸カスケード / プロスタグランジン / シクロオキシゲナーゼ / 3T3-L1細胞 / PGD合成酵素 / PPARγ / 内因性リガンド

Research Abstract

本研究は、脂肪細胞とその関連細胞でのプロスタグランジン(PG)類の生合成経路のアラキドン酸カスケード反応のシクロオキシゲナーゼ(COX)経路の研究を行った。実験系には、脂肪細胞への分化誘導能を示すマウスの前駆脂肪細胞株の3T3-L1細胞を用いた。まず、前駆脂肪細胞から成熟脂肪細胞への分化誘導過程において、アラキドン酸COX経路の生合成酵素のアイソフォームの遺伝子発現様式を検討した。カスケード反応経路の律速酵素のCOXアイソフォームの遭伝子発現量を測定すると、COX-1は構成的に発現しているが、誘導型のCOX-2は、分化誘導期の数時間と成熟期の数時間のそれぞれに、二相的で一過的な遺伝子発現量の増加を示した。PGJ_2誘導体の生成には、COX反応とPGD合成酵素の関与が必要となる。PGD合成酵素については、脳などの中枢神経系で発現しているリポカリン型PGD合成酵素(L-PGDS)の発現が選択的に成熟期で発現し、脂肪細胞の終末分化相の進行で、その転写レベルが増加した。酵素免疫測定法で成熟期のPGD_2生成量を測定すると、PGD_2の生合成活性は成熟期に一定のレベルで検出された。このことから、核内受容体のペルオキシソーム増殖剤応答性受容体(PPAR)γの内因性リガンドとなる15-デオキシ-Δ^<12,14>-PGJ_2(15d-PGJ_2)を含むPGJ_2誘導体が生成できると考えられる。COX阻害剤のアスピリンの存在下に、種々のPG類で処理したところ、PGD_2と15d-PGJ_2は脂肪蓄積量を増加した。このことから、脂肪細胞の分化誘導過程で構成的に存在するCOXとL-PGDSが共役して、これらのPGの生成に関与するものと考えられた。これらの知見から、成熟脂肪細胞が生成する内因性のプロスタノイド類は、オートクライン的な調節機構を介して終末分化誘導期の脂肪細胞の脂肪合成に寄与することがわかった。

Research Products

• [Publications] Lu, S., Yokota, K., et al.: "Regulation and role of arachidonate cascade during the changes in the life cycle of adipocytes"Appl.Biochem.Biotechnol.. (in press). (2004)
• [Publications] Kimura, H., Yokota, K.: "Characterization of metabolic pathway of linoleic acid 9-hydroperoxide in the cytosol fraction of potato tubers and the identification of reaction product"Appl.Biochem.Biotechnol.. (in press). (2004)
• [Publications] Nishimura, K., Yokota, K., et al.: "Control of the life cycle of mouse adipoglnic 3T3-L1 cells by dietary lipids and metabolic factors"Appl.Biochem.Biotechnol.. (in press). (2004)
• [Publications] Jisaka, M., Yokota, K., et al.: "Double dioxygenation by mouse 8S-lipoxygenase : Formation of potent peroxisome proliferator agonist"Prostaglandins Other Lipid Mediat. (in press). (2004)
• [Publications] Lu, S., Yokota, K., et al.: "Differential gene expression of arachidonate cyclooxygenase pathway and distinct roles of prostanoids in preadipocytes and mature adipocyte"Prostaglandins Other Lipid Mediat. (in press). (2004)
• [Publications] Takahashi, N., Yokota, K., et al.: "Abietic acid activates peroxisome proliferator-activated receptor-r in RAW264.7 macrophages and 3T3-L1 adipocytes to regulate gene expression involved in inflammation and lipid metabolis"FEBS Lett.. 550. 190-194 (2003)
• [Publications] Yokota, K., et al.: "New Horizons in Biotechnology"Kluwer Academic Publishers, Dordrecht, The Netherland. 199-214 (2003)