2016 Fiscal Year Research-status Report
メタボ関連疾患における網羅的ゲノム・エピゲノム制御機構
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15K09409
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
庄嶋 伸浩 東京大学, 医学部附属病院, 助教 (00447393)
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2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | メタボリックシンドローム / 糖尿病 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
メタボリックシンドローム・糖尿病は、内臓脂肪の蓄積とこれに伴うインスリン抵抗性が病態の根本にある。メタボリックシンドローム・糖尿病の増加は、遺伝因子としてゲノムDNAの変異とともに、環境因子が一因と考えられ、エピゲノムの重要性が示唆されている。申請者は、２型糖尿病の全ゲノム解析により、ノンコーディングRNAを疾患感受性遺伝子として見出した。さらに、ヒト脂肪組織のmRNA の網羅的検討により、内臓脂肪において皮下脂肪と比較してDNAメチル化や発現が有意に異なるマイクロRNAを見出した。本研究では、日本人の皮下・内臓脂肪等を用いて、ゲノムワイドにDNAメチル化状態やmRNA の発現量やゲノムDNAの変異を調べ、細胞やマウスを用いた機能解析を行い、糖尿病・メタボリックシンドロームにおけるゲノム・エピゲノム制御を統合的に解明する。ゲノム制御に関しては、遺伝子のアミノ酸変異により、疾患の発症を促進し、アミノ酸変異の位置や種類が、疾患の重症度に関与することが明らかになってきている。エピゲノム制御に関して、安定なゲノム修飾であるDNA のメチル化と、比較的動的なヒストン修飾の組み合わせが重要と考えられている。そこで、重度の表現型を伴うゲノムDNAの変化については、そのゲノムDNAの変化に伴う蛋白の機能や立体構造の変化について解析する。さらに、実際のヒト組織を利用した解析を行って、DNAのメチル化による遺伝子発現の変化を、網羅的に明らかにする基盤となる研究を行う。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
糖尿病・メタボリックシンドローム関連の臨床的諸指標として、腹囲、空腹時血糖値、空腹時インスリン値、HOMA(homeostasis model assessment)によるインスリン抵抗性指標{空腹時インスリン(IU/ml)×空腹時血糖値(mg/dl)/405}、総コレステロール値、HDL-コレステロール値、中性脂肪値、収縮期・拡張期血圧、糖尿病・高血圧・高脂血症・肥満の家族歴など）を収集しロジスティック回帰分析に用いるデータセットを作成した。メチル化DNA 結合ドメイン（MBD）タンパク質を使用して、メチル化DNA 領域を特異的に濃縮した後、シーケンス解析を行う手法（MBD-based Methylation Sequencing）にて、ゲノムワイドにメチル化DNA 領域を検出した。データ処理に関しては、クオリティの確認、リファレンス配列へのアライメントを行い、多型・変異の検出、アノテーションを行った。その結果、インスリン抵抗性と関連するDNAのメチル化度をもつ遺伝子を認めた。また、内臓脂肪と皮下脂肪において、DNAのメチル化度が異なる遺伝子を同定した。さらに、重度の表現型を伴うゲノムDNAの変化については、ゲノムDNAの変化に伴う蛋白の機能や立体構造の変化について解析した。
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| Strategy for Future Research Activity |
メタボリックシンドローム・糖尿病に関連するノンコーディングRNA やゲノムDNAについて、網羅的に発現や変異を検討する。初代培養脂肪細胞や3T3-L1 脂肪細胞等において、エピゲノムに関与する薬剤などによりmRNA の転写が増加するか検討する。db/dbマウスなど肥満モデルマウスの脂肪組織において、mRNA の発現の変化を明らかにする。脂肪組織においてmRNAとDNAメチル化の程度との関連について、ゲノムワイドに全体像を検討する。特にプロモーター部位におけるDNAメチル化の効果について、mRNAの発現との関連を検討する。またGene ontology解析等により、エピゲノム制御を受ける遺伝子のカテゴリーを、組織ごとに明らかにする。脂肪組織の分化・成熟、褐色化に重要な遺伝子のプロモーターや遺伝子本体等の領域において、ENCODEや蛋白立体構造の情報を参考として、DNAメチル化やマイクロRNAやDNAの塩基変異による、ゲノム・エピゲノム制御のメカニズムを解明する。
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| Causes of Carryover |
細胞培養に関する補充のための納期の予定を考慮して、２８年度の研究費に未使用額が生じた。次年度に併せて、今年度行う予定の研究計画を実施する。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
研究計画に変更はなく、前年度の研究費も含め、当初予定通りの計画を進めていく。
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Research Products
(13 results)
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[Presentation] Severe Insulin Resistance Caused by Mutations in INSR: Genotype-Phenotype2017
Author(s)
JUN HOSOE, HIROKO KADOWAKI, FUYUKI MIYA, KATSUYA AIZU, ICHIRO MIYATA, TOMOYUKI KAWAMURA, KENICHI SATOMURA, TAKERU ITO, KEN SUZUKI, TATSUHIKO TSUNODA, TOSHIMASA YAMAUCHI, NOBUHIRO SHOJIMA, TAKASHI KADOWAKI
Organizer
American Diabetes Association’s 77th Scientific Sessions
Place of Presentation
San Diego, California
Year and Date
2017-06-09 – 2017-06-09
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[Presentation] インスリン受容体遺伝子変異に関するタンパク質立体構造への影響と表現型の相関(structure-phenotype correlation)2017
Author(s)
細江隼,門脇弘子,宮冬樹,会津克哉,宮田市郎,川村智行,里村憲一,鈴木顕,高倉美菜香,角田達彦,山内敏正,庄嶋伸浩,門脇 孝
Organizer
第60回日本糖尿病学会年次学術集会
Place of Presentation
名古屋国際会議場(名古屋)
Year and Date
2017-05-20 – 2017-05-20
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