2013 Fiscal Year Annual Research Report
代謝を網羅的に制御するエピゲノムシグナル機構の解明
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25291002
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Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
稲垣 毅 東京大学, 先端科学技術研究センター, 特任准教授 (10507825)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | エピゲノム / ＪＭＪＤ１Ａ / 褐色脂肪細胞 / アドレナリン受容体 / UCP1 / 核内受容体 |
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| Research Abstract |
ヒストンH3K9の脱メチル化酵素Jmjd1aが肥満や体温調節に関わるとともにβアドレナリンシグナルを制御するという新知見に基づき、新規褐色脂肪細胞株（kBAT細胞）におけるJMJD1Aの標的遺伝子と遺伝子発現制御機構について検討した。はじめに免疫沈降法と質量分析をもちいてJMJD1Aがイソプロテレノール(ISO)やPKA刺激依存性に265番目のセリン（S265）にリン酸化を受けることを発見したのち、phostagゲルや新規に作製したJMJD1A(S265)リン酸化特異的認識抗体をもちいて証明した。JMJD1A標的遺伝子の網羅的解析を行うため、Jmjd1aをノックダウンしたkBAT細胞（sh-kBAT）を作製してマイクロアレイ解析を行うとともにChIP シークエンス法をおこなってJMJD1Aが直接結合する遺伝子領域を解析した。これらの結果を統合してISO依存性にJMJD1Aの結合が増加する標的遺伝子としてAdrb1、UCP1などの代謝関連遺伝子群を明らかにした。さらにsh-kBAT細胞に対するJMJD1Aのレスキュー実験を行い、標的遺伝子の発現にS265のリン酸化が必要であることを明らかにした。また、フラックスアナライザーを用いてJMJD1AのS265A点変異が酸素消費を抑制することを明らかにした。JMJD1Aの作用複合体を検討するためにプロテオミクス解析をおこない、ISO依存性にクロマチンリモデリング複合体であるSWI/SNF複合体構成タンパクと結合することを発見した。さらに免疫沈降後のイムノブロット法を行って、JMJD1AがSWI/SNFを介して核内受容体と結合することで標的ゲノム領域と結合することを明らかにした。これらの結果は、リン酸化を受けたJMJD1Aがクロマチンリモデリング複合体を形成することで転写を調節するという新規の遺伝子発現制御機構の存在を提示した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
当初予定していた褐色脂肪細胞におけるJMJD1Aの標的遺伝子についての解析を行うとともにJMJD1Aの翻訳後修飾部位の決定を行い、JMJD1Aの一つのアミノ酸であるセリン265のリン酸化が標的遺伝子発現と細胞における代謝制御に関わることを明らかにした。さらに、翌年度以降に予定していたプロテオミクス法を用いた複合体解析に成功して、新たな転写制御機構を提示するに至っており、当初の計画以上に進展していると評価する。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後、今回発見した結果をもとに、リン酸化を受けたJMJD1Aがクロマチンリモデリング複合体を介してエンハンサーとプロモーターの接近を制御することで転写を調節する機構をさらに詳細に解明する。その為、ChIPシークエンス法に加えて3C実験やプルダウンアッセイ等を行う。また、アドレナリン受容体との関連において、JMJD1Aが血圧測定などマウスにおける生理的な作用に影響を及ぼしている可能性について検討を行う。
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