脂質代謝が駆動する転写活性化とダイレクトリプログラミングの解析

2017 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 16K08592
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 堀澤 健一 九州大学, 生体防御医学研究所, 助教 (70424207)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 鈴木 淳史 九州大学, 生体防御医学研究所, 教授 (30415195)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: ヒストン修飾 / 転写制御 / アセチルCoA / 脂肪酸 / ベータ酸化 / 核内局在 / アセチル化 / Foxa

Outline of Annual Research Achievements

本研究は研究代表者がこれまでに発見した、脂肪酸ベータ酸化酵素群の核内局在及び転写因子との共局在に関して、その機能的な解析を目的としている。転写因子による特定遺伝子の転写亢進には、その遺伝子座のヒストンが特異的なアセチル化修飾を受けることが必要である。アセチル化には、触媒であるアセチル基転移酵素(HAT)及びアセチル基ドナー分子であるアセチルCoAが必須である。アセチルCoAは通常、ミトコンドリア内でTCAサイクルにより産生されるが、非常に不安定な物質であるのと同時に、核膜を透過することができないことから、この分子を核内に供給する何らかの能動的な機構が存在すると考えられてきた。最近10年ほどの間に、様々な代謝経路によりアセチルCoAを核内で現地生産する仕組みが明らかされてきたが、まが不明な部分が多い。 研究代表者は、Foxaという肝臓発生に重要な役割を果たす転写因子の機能を明らかにする目的で、IP-MSによるタンパク質複合体の解析を行った。その結果、転写関連因子に加えて、多数の脂肪酸ベータ酸化酵素群が検出された。メチル化などの他のヒストン修飾の研究から、転写因子を介した代謝酵素のゲノム上の局在が、局所的な修飾基ドナー分子の濃度上昇を引き起こし、結果として部位特異的なヒストン修飾を促すことが知られていたことから、これらベータ酸化酵素群が局所的なアセチルCoA濃度の上昇を引き起こし、Foxa結合部位周辺のアセチル化、ひいては転写の亢進を引き起こすものと考えた。 H29年度は、初年度に引き続き、ベータ酸化酵素群が核内局在することの確証を得るための実験を行い、複数の候補が核内でFoxaと複合体を形成していることを確認した。また、核抽出物の脂肪酸代謝活性の測定の試みも行なっている。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

標的となる候補酵素群のいくつがが、核内、特に転写因子近傍に局在することは、複数の手法を用いて確認できているが、核より抽出したタンパク質複合体のベータ酸化活性の測定に苦慮している。既存の測定系を用いた場合には、酵素量が少ないためか、活性の測定に成功していない。今年度は別の系として、安定同位体と質量分析を用いた新たな測定系の確立が必要だと考えている。

Strategy for Future Research Activity

上述した通り、安定同位体と質量分析を用いた、核より抽出したベータ酸化複合体の酵素活性測定系の確立に注力する。また、その進行状況に応じて、分子生物学的に改変したベータ酸化酵素を用いて、培養細胞レベルでの解析も行いたい。

Causes of Carryover

当該年度中に購入予定であった安定同位体分子について、研究の進行状況と保存性から鑑み、次年度の購入に変更したため。