2021 Fiscal Year Annual Research Report
Study on flavin-dependent epigenome that links nutritional environment to phenotype
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20H04108
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| Research Institution | Kumamoto University |
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Principal Investigator |
日野 信次朗 熊本大学, 発生医学研究所, 准教授 (00448523)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | リボフラビン / 代謝 / エピゲノム / 脂肪組織 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
リボフラビン（Rf,ビタミンB2）代謝物がエピゲノム形成に作用し、長期的な体質形成に寄与する仕組みを解明する目的で、研究を実施している。細胞内に取り込まれたRfは、riboflavin kinase（RFK）とFAD synthetase（FADS）によりフラビンモノヌクレオチド（FMN）、フラビンアデニンジヌクレオチド（FAD）へ順次変換される。前年度までに、Rf代謝不全マウスを作製し、表現型解析及び網羅的遺伝子発現解析を実施した。
本年度は、上記経過を踏まえて、Rfによる遺伝子発現・エピゲノム制御のメカニズム解明を目指して研究を実施した。脂肪組織のRNA-seq解析の結果、リンパ球やマクロファージ等の非脂肪系細胞における遺伝子発現も大きく変動していることがわかったため、メカニズム解明に向けて脂肪細胞を分離して解析するのが望ましいと考えた。そこで、マウス組織由来脂肪細胞を用いた遺伝子発現や網羅的エピゲノム解析の手法の確立を試みた。
本年度の研究により、Rf代謝不全マウス由来脂肪細胞を用いた遺伝子発現解析や様々なヒストン修飾の検出、クロマチン構造の網羅的解析について方法を確立することができた。これらの手法を用いて、次年度はRf依存性転写・エピゲノム制御の詳細を明らかにし、その生理的役割を検証する。
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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
これまでの成果を受けて、白色脂肪組織（WAT）と褐色脂肪組織（BAT）のRf依存性転写・エピゲノム制御の仕組みを探索することにした。また、Rf代謝不全マウスでは、リンパ球やマクロファージ等の非脂肪系譜の細胞が脂肪組織内に多く浸潤していることがわかったため、Rfによるエピゲノム制御の分子機構を解明するには、成熟脂肪細胞を単離して解析する必要があると考えられた。これらの状況を踏まえて、成熟脂肪細胞を用いたクロマチン解析法の確立を試みた。
1. Rf依存性ヒストン修飾の探索
まず、マウス脂肪組織よりヒストンタンパク質を精製することを試みたところ、質的及び量的に十分な試料を得ることができた。そこでいてウェスタンブロット法にて様々な修飾ヒストンを検出したところ、ゲノム上に多く存在する修飾については検出することができたため、Rf依存性を検討した。一方で、希少と考えられる修飾については十分な検出ができず、さらなる検討が必要と考えられた。
2. 成熟脂肪細胞を用いたクロマチン解析
Rf依存性クロマチン制御因子を探索する目的で成熟脂肪細胞におけるオープンクロマチンの変化を解析している。脂肪組織よりクロマチン解析に十分な成熟脂肪細胞を得られることを確認した。
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| Strategy for Future Research Activity |
順調に進んでいるので、計画通り実施する。特に以下の点に焦点を当てる。
1. フラボタンパク質の機能解析を行い、Rf/フラボタンパク質/転写エピゲノムの連携機序を明らかにする。
2.Rf応答性転写因子を同定し機能解析を行う。
3. Rf依存性因子を欠損するマウスを作製し、Rf欠乏状態をフェノコピーするか検証する。
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