2021 Fiscal Year Research-status Report
不規則な食事時間が生み出す膜タンパク質の発現リズム破綻と脂肪酸の異常蓄積
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20K19715
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| Research Institution | Tokyo University of Science, Yamaguchi |
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Principal Investigator |
鶴留 優也 山陽小野田市立山口東京理科大学, 薬学部, 助教 (80846254)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 時間生物学 / 脂質 / トランスポーター / 栄養学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
一般に、不規則な時間での食事を繰り返すと体内時計の破綻を引き起こし、生活習慣病の発症に関連するとされている。しかしながら、種々の解析の結果から体内時計機構が直接制御している栄養成分のトランスポーターは少ないことが明らかとなっている。そのため概日リズムの破綻が膜タンパク質の細胞内動態制御のいずれの段階で影響するのかについては不明な点が多い。
本研究にて不規則な時間での食事を繰り返した際に、肝臓内に脂質の沈着が認められることを明らかとした。具体的には、通常食モデルマウスと比較してコレステロール、遊離脂肪酸、リン脂質の蓄積量が増加し、1日を通じて高い値を示した。また、この脂質の沈着は脂肪酸輸送トランスポーターの発現が上昇することに由来することを見出した。
本モデルマウスにおける時計遺伝子の発現量を測定したところ、時計遺伝子の発現周期が8～12時間ほどずれていた。さらに、振幅の強弱を評価した際に振幅が減弱する時計遺伝子も認められた。時計遺伝子だけでなくその下流にある転写因子の発現周期も変化しており、脂肪酸トランスポーターの転写に関わる時計出力遺伝子の発現も、周期の減弱と発現量の変化が認められた。
本研究の解析結果から、不規則な時間での食事による脂質沈着は脂肪酸トランスポーターの発現リズムの増加が原因であることが見出された。今後、コア時計遺伝子の周期変化が時計出力遺伝子の周期破綻につながる要因を解明し、時計の乱れに伴う生活習慣病の発症を観測するバイオマーカーを探索する。
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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
昨年度までに時計遺伝子にの変容に伴う脂質取り込みトランスポーターの活性変化を明らかとしている。本年度は不規則給餌を行った際に脂質の取り込みがどのように変化するかを検証した。
不規則給餌に伴う体内時計変調モデルマウスにおいて脂質の沈着が認められた。この脂質沈着の原因を探索したところ脂質の取り込みに関するトランスポーターであるCD36の発現が変化することを見出した。CD36は血中の遊離脂肪酸を肝細胞内に取り込むトランスポーターとして知られている。本モデルマウスにおける肝臓内の脂質プロファイルを評価したとこと、遊離脂肪酸だけでなくコレステロールの沈着やリン脂質の蓄積も観察された。CD36の発現が変化した原因を探索するために、肝臓内の活性型転写因子の探索を行ったところPPARの活性化体が肝臓中に多く存在することを発見した。PPARの核内存在量を測定したところ、本モデルマウスにおいてその存在量が増加しており、通常食モデルマウスで見られた概日変動が消失していた。
以上のことから、不規則な食生活を行った際に起こる脂質沈着は、CD36の発現リズム変容が原因であることが明らかとなった。またその原因は、体内時計機構の以上に伴うPPARの発現リズム変容が起点であることが見出された。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでの結果から、不規則な時間での食事による脂質沈着は脂肪酸トランスポーターの発現リズムの増加が原因であることが見出された。今後は、コア時計遺伝子の周期変化が時計出力遺伝子の周期破綻につながる要因を解明し、時計の乱れに伴う生活習慣病の発症を観測するバイオマーカーを探索する。
さらに、不規則給餌による肝臓内のCD36発現増加は脂質取り込み能に大きな影響をもたらすと考えられるが、このようなトランスポーターの発現が増加する要因には遺伝子変化の要因だけでないと想定される。過去の検証から時計遺伝子改変モデルマウスにおいて足場タンパク質NHERF1の発現リズムが変容し脂質取り込みリズムが変化することを明らかとしている。
今後は本モデルマウスにおける足場タンパク質の発現プロファイルを評価し、足場タンパク質が相互作用する脂質トランスポーターの発現がどのように変化するかを明らかとする。さらに、不規則給餌だけでなく時計遺伝子の発現が変化することが知られている病態モデルマウス（糖尿病モデルマウスなど）における足場タンパク質の機能的変化に関する評価を行う。
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| Causes of Carryover |
動物実験、細胞実験は当初の予定通り進行していたが、低分子の測定用のLC-MS実験が進行していなかった。また、足場タンパク質の解析のための実験（免疫沈降法）が終了しておらず、その物品購入を今年度に使用していなかった。
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