膵β細胞の再生増殖におけるヒトREGファミリー遺伝子の役割の解明

2014 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 25860220
• Research Institution: Nara Medical University
• Principal Investigator: 山内 晶世 奈良県立医科大学, 医学部, 助教 (70361110)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Keywords: 再生増殖因子 / SNP

Outline of Annual Research Achievements

膵β細胞の傷害時に発現する増殖因子としてラットで発見されたReg (Regenerating gene) 遺伝子は，ヒトでは５種類 (REG Iα, REG Iβ, REG III, HIP/PAP, REG IV) 存在する．本研究の目的は，ヒトREG遺伝子の膵β細胞の傷害時における発現とその機構の解明である．
ヒト膵β細胞の培養細胞1.1B4細胞において，REG Iα遺伝子は炎症性サイトカインのIL-6と抗炎症ホルモンのグルココルチコイド（デキサメサゾン，Dx）の同時刺激によってJAK/STAT経路を介して転写誘導される．これまで，REG Iαプロモーターの一塩基多型(SNPs)の転写誘導への影響を一過性発現系によるレポーター遺伝子アッセイで検討し，-563G/Aと-10T/Cについて，マイナーアレルの -563A, -10Cで転写活性が2割ほど低下することを見出した．SNPsがクロマチン構造に関わる可能性を考え，ルシフェラーゼ遺伝子を連結したREG Iα遺伝子プロモーターを染色体に組み込んだ1.1B4細胞を分離してIL-6/Dxによる転写誘導を検討した．その結果，メジャーアレル（-563G, -10T）をもつプロモーターを導入した細胞ではIL-6/DxによってREG Iα遺伝子が転写誘導される株とされない株の両方が単離された．一方，-563Aまたは-10Cをもつプロモーターを導入した細胞はどれもIL-6/Dxによる転写誘導が見られず，これらのSNPsが膵β細胞の増殖能の差を生じて糖尿病の発症や病態に関わる可能性が示唆された．
また，REG Iβ遺伝子もIL-6/Dxによって，REG Iα遺伝子と同様にJAK/STAT経路を介して転写誘導されることを見出した．したがって，ヒト膵β細胞の傷害時にはREG IαおよびREG Iβ遺伝子が発現し増殖に関わることが示唆された．

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

増殖因子遺伝子群REG ファミリーは，ヒトでは５つ (タイプI のREG Iαと REG Iβ，タイプIIIのREG IIIとHIP/PAP, タイプIVのREG IV) 存在するが，膵β細胞の再生・増殖にはどれが重要であるかは不明であった．本研究で，５つのREG ファミリー遺伝子のうち，タイプ IのREG遺伝子が炎症条件下でJAK/STAT経路を介して発現することを明らかにした．発現誘導におけるREG Iα遺伝子プロモーターの一塩基多型(SNPs)の影響を調べた結果，-563G/A，-10T/Cについて，マイナーアレルである -563A, -10Cで転写誘導が抑制されることを見出し，糖尿病の発症や病態にこれらのSNPsが関与する可能性を示した．

Strategy for Future Research Activity

本研究で，炎症性刺激 (IL-6/Dx)によるREG Iα遺伝子の転写誘導にはクロマチン構造が関与している可能性が示唆された．ヒトの膵β細胞はきわめて遅い速度で増殖するが，膵β細胞特異的なクロマチン構造が細胞増殖を制御している可能性がある．研究代表者はこれまで，膵管癌，唾液腺導管，大腸・胃癌由来の細胞ではREG Iα遺伝子はIL-6単独で転写誘導されることを見出しており，REG Iα遺伝子発現にIL-6に加えてDxが必要であることは膵β細胞特異的な性質である．このことが，膵β細胞の増殖速度が遅いことと関係している可能性がある．今後，ChIP-seq法によってREG Iα遺伝子プロモーターのヒストン修飾を解析し，他の細胞との比較およびIL-6/Dx刺激による変化の有無を解析するなど，エピジェネティクス解析を行う必要がある．

Causes of Carryover

平成26年度に炎症性刺激によるREG Iα遺伝子転写誘導機構の解析結果を学会発表する予定であったが，REG Iβ遺伝子もIL-6/Dxによって転写誘導されることを見出したため，転写誘導機構を解析しその成果も合わせてまとめることとした．このため計画を変更し，REG Iβ遺伝子の転写誘導機構の解析を行うこととしため，予算の未使用額が生じた．

Expenditure Plan for Carryover Budget

REG Iβ遺伝子の転写誘導機構の解析結果を整理し，これまでのREG Iα遺伝子転写誘導に関する成果と合わせて，国内学会および国際学会で発表する予定であり，未使用額はその経費に充てる．

Research Products

• [Journal Article] Synergistic activations of REG Iα and REG Iβ promoters by IL-6 and glucocorticoids through JAK/STAT pathway in human pancreatic β cells (2015)
  • Author(s): Yamauchi A, Itaya-Hironaka A, Sakuramoto-Tsuchida S, Takeda M, Yoshimoto K, Miyaoka T, Fujimura T, Tsujinaka H, Tsuchida C, Ota H, Takasawa S
  • Journal Title: J. Diabetes Res. Volume: 2015 Pages: -
  • DOI: 10.1155/2015/173058
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] The CD38 genotype (rs1800561 (4693C>T): R140W) is associated with an increased risk of admission to the neonatal intensive care unit (2015)
  • Author(s): Enami N, Itaya-Hironaka A, Yamauchi A, Sakuramoto-Tsuchida S, Takasawa S, Takahashi Y
  • Journal Title: Early Human Dev. Volume: 90 Pages: in press
  • DOI: 10.1016/j.earlhumdev.2015.05.002
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Expression of Ins1 and Ins2 genes in mouse fetal liver (2014)
  • Author(s): Murakami-Kawaguchi S, Takasawa S, Onogawa T, Nata K, Itaya-Hironaka A, Sakuramoto-Tsuchida S, Yamauchi A, Ota H, Takeda M, Kato M, Okamoto H．
  • Journal Title: Cell Tissue Res. Volume: 355 Pages: 303-314
  • DOI: 10.1007/s00441-013-1741-4
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Combined stimulation of IL-6 and dexamethasone activated human REG Iα and REG Iβ gene transcription in human pancreatic β cells via the JAK/STAT signaling pathway. (2015)
  • Author(s): Yamauchi A, Itaya-Hironaka A, Sakutamoto-Tsuchida S, Takeda M, Yoshimoto K, Miyaoka T, Fujimura T, Tsujinaka H, Tsuchida C, Ota H, Takawasa S
  • Organizer: American Diabetes Association 75th Scientific Sessions
  • Place of Presentation: Boston (U.S.A.)
  • Year and Date: 2015-06-05 – 2015-06-09
• [Presentation] 膵β細胞におけるヒトREG (Regenerating gene)ファミリー遺伝子の炎症性刺激による発現誘導 (2015)
  • Author(s): 山内晶世，広中安佐子，土田澄代，武田麻衣子，吉本清巳，宮岡朋子，藤村貴則，辻中大生，土田親次，太田浩世，高沢伸
  • Organizer: 第58回日本糖尿病学会年次集会
  • Place of Presentation: 海峡メッセ下関他（山口県・下関市）
  • Year and Date: 2015-05-21 – 2015-05-24
• [Presentation] 膵β細胞におけるヒトREG (Regenerating gene)遺伝子ファミリーの発現誘導 (2014)
  • Author(s): 山内晶世，広中安佐子，土田澄代，武田麻衣子，吉本清巳，宮岡朋子，藤村貴則，辻中大生，土田親次，太田浩世，高沢伸
  • Organizer: 第37回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川県・横浜市）
  • Year and Date: 2014-11-25 – 2014-11-27
• [Presentation] CD38 SNP(R140W)はNICU入院リスクと関連する (2014)
  • Author(s): 高沢伸，江南宣子，広中安佐子，山内晶世，土田澄代，武田麻衣子，土田親次，太 田浩世，辻中大生，藤村貴則，高橋幸博
  • Organizer: 第87回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: 京都国際会議場（京都府・京都市）
  • Year and Date: 2014-10-15 – 2014-10-18
  • Invited
• [Presentation] シェーグレン症候群の新規自己抗原であるREG蛋白の唾液腺導管細胞における発現誘導 にはIL-6/STAT経路が重要である (2014)
  • Author(s): 藤村貴則，広中安佐子，宮岡朋子，吉本清巳，山内晶世，土田澄代，辻中大生，田中康仁，藤本隆，高沢伸
  • Organizer: 第87回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: 京都国際会議場（京都府・京都市）
  • Year and Date: 2014-10-15 – 2014-10-18
• [Presentation] Expression of proinsulin genes in fetal liver (2014)
  • Author(s): Takasawa S, Murakami-Kawaguchi S, Nata K, Itaya-Hironaka A, Sakuramoto-Tsuchida S, Yamauchi A, Ota H, Takeda M, Tsuchida C, Tsujinaka H, Fujimura T, Okamoto H.
  • Organizer: 50th European Association for the Study of Diabetes
  • Place of Presentation: Vienna (Austria)
  • Year and Date: 2014-09-15 – 2014-09-19
• [Presentation] Combined addition of interleukin-6 and dexamethasone prevented Reg protein-induced β cell apoptosis through activation of HGF gene transcription. (2014)
  • Author(s): Takasawa S, Nakagawa K, Nata K, Yamauchi A, Itaya-Hironaka A, Ota H, Sakuramoto-Tsuchida S, Miyaoka T, Takeda M, Fujimura T, Tsujinaka H, Unno M, Okamoto H
  • Organizer: American Diabetes Association 74th Scientific Sessions
  • Place of Presentation: San Francisco (U.S.A.)
  • Year and Date: 2014-06-13 – 2014-06-17
• [Presentation] Interleukin-6/STAT pathway is responsible for the induction of REG Iα, a new auto-antigen in Sjogren’s syndrome patients, in salivary duct epithelial cells. (2014)
  • Author(s): Fujimura T, Fujimoto T, Itaya-Hironaka A, Miyaoka T, Kondo S, Yoshimoto K, Sakuramoto-Tsuchida S, Yamauchi A, Tsujinaka H, Tanaka Y, Takasawa S
  • Organizer: Annual European Congress of Rheumatology EULAR 2014
  • Place of Presentation: Paris (France)
  • Year and Date: 2014-06-11 – 2014-06-14
• [Book] Pancreatic Islet Biology (2015)
  • Author(s): Takasawa S, Itaya-Hironaka A, Yamauchi A, Ota H, Takeda M, Sakuramoto-Tsuchida S, Fujimura T, Tsujinaka H
  • Total Pages: 印刷中
  • Publisher: Springer, Berlin