2019 Fiscal Year Annual Research Report

視床下部のユビキチンプロテアーゼが行うエネルギー代謝制御　－USP2を中心に－

Research Project

Project/Area Number	19J21213
Research Institution	Rakuno Gakuen University
Principal Investigator	橋本茉由子酪農学園大学, 獣医学研究科, 特別研究員(DC1)
Project Period (FY)	2019-04-25 – 2022-03-31
Keywords	USP / エネルギー代謝 / 視床下部 / ユビキチン
Outline of Annual Research Achievements	「脱ユビキチン化酵素」のメンバーの1つであるユビキチン特異的プロテアーゼ(USP)2は末梢組織でエネルギー代謝の制御に関わるが、エネルギー代謝中枢である間脳視床下部における役割や発現局在は定かではない。そこでまず、USP2の視床下部での発現局在や細胞をin situ ハイブリダイゼーション(ISH)法を用いて調べた。その結果、視床下部でエネルギー代謝制御を行う室傍核、背内側核、腹内側核、弓状核などの、主に神経細胞でUSP2が発現していることが分かった。また、マウスに低血糖処置を施した際に、視床下部Usp2の発現がフィードバック制御を受けることを見出した。つまり、USP2が視床下部で何らかの役割を持つことが考えられる。そこで、USP2の選択的阻害剤であるML364を視床下部に投与したところ、血糖値や血中ノルアドレナリン濃度が増加した。また、肝臓の糖新生酵素Pck1の発現や、褐色脂肪組織のUcp1の発現も同様に増加しており、視床下部のUSP2の阻害により、交感神経が活性化することが分かった。また、摂餌量の減少も観察されたことから、視床下部USP2が摂食調節に関わることも示唆された。 USPは約50種類のファミリー分子によって構成される。これらの視床下部での役割や局在も明らかではない。そこでエネルギー代謝との関係が示唆されるUSP4、7、10、14を含む合計25種のUSPについて、低血糖時に視床下部で発現が変動するかどうかを網羅的に探索した。25種類のうち、8種類のUSPが低血糖時に発現が有意に増加した。今後はこの8種類のUSPについても、脳での発現局在や発現細胞、低血糖時に発現が変動する領域をISH法で調べるとともに他のエネルギーストレスを与えたときに変動するUSPも併せて調べていく。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason in situ ハイブリダイゼーション法を用いてUSP2の視床下部での発現局在や発現細胞を明らかにすることが出来た。また、USPの視床下部の役割探索に関しては、USP2選択的阻害剤の視床下部内投与により交感神経の活性化や食欲への効果を示す結果を得た。さらに低血糖時に発現が変動する他のUSPについても網羅的に探索することができた。以上より、当初の計画を順調に実施できていると考える。
Strategy for Future Research Activity	1．USP2選択的阻害剤を用いて、間脳視床下部のUSP2が交感神経を制御する分子機構を明らかにする。 2．神経特異的Usp2ノックアウトマウスの表現型解析を行う。 3．Fos-cre/ERT2xR26GRRおよびArc-cre/ERT2xR26GRRレポーターマウスを用いてUSP2の阻害によって活性が変わった神経や神経ネットワークを探索する。 4．低血糖に発現が変動したUSPの視床下部での発現局在を明らかにする。 5．高血糖時や絶食など他のエネルギーストレスを与えたときに発現が変動するUSPについて探索する。