2015 Fiscal Year Research-status Report
ニホンヤモリの糖代謝関連ホルモンの分子生物学的な特徴の系統学的解析と生理学的意義
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26440162
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
朴 民根 東京大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (00228694)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | insulin / glucagon / GLP-1 / GLP-2 / 膵臓 / 肝臓 / エネルギー代謝 / ヤモリ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
前年度の研究では、ニホンヤモリのinsulinとproglucagonの分子生物学的特徴の進化系統学的な解析に重点をおき、有鱗目を中心とした動物種を用いて、各ホルモンの分子生物学的特徴がどのような進化系統学的な背景を持っているかを明らかにした。今年度はproglucagonの新規mRNA isoformの分子進化系統学的な解析をより詳細に実施した。また、目視できる脂肪組織を持たないニホンヤモリの肝臓で脂肪細胞のマーカーであるadiponectinが発現しており脂肪蓄積が行われていることを見つけた。このことからinsulinの主な標的器官である肝臓・筋肉・脂肪組織に着目し、insulinとエネルギー代謝に関連する因子の発現動態を調べるために必要な因子の分子同定も行った。下記にその詳細を示す。
1) Proglucagonの新規mRNAの中でも、GLP-1またはGLP-2のみをコードするmRNAの優先的な発現を、ヤモリ下目に重点をおいて行った。その結果、ヤモリ下目の動物種での優先的な発現が明らかになり、ヤモリ下目の繁栄との関連性が強く示唆された。またこの研究過程で、glucagonのみをコードするmRNAも新たに同定したが、その発現量は低かった。
2) 脂肪組織は肝臓と筋肉と共に、insulinの重要な標的であり、エネルギー蓄積の重要な器官でもある。しかし、ニホンヤモリでは明瞭な脂肪組織がみられないが、多くの脂肪が肝臓に蓄積されることをOil redで確認した。そして脂肪組織の特異的ホルモンであるadiponectinが高く発現していることも突き止めた。
3) 今後、脂肪組織としての生理機能がどのように肝臓に組み込まれているのかを解明することとし、 肝臓におけるinsulinとエネルギー代謝と脂肪組織の分化と機能に関わる遺伝子の同定と実験系の確立を行い来年度の研究に備えた。
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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
ヤモリ下目の動物は有羊膜類の中でもエネルギー利用量を減らすことで適応繁栄している動物であると考えられる。ニホンヤモリ(Gekko japonicus)のinsulinとproglucagonでの分子生物学的特徴の進化学的な背景とその生理学的な意義を解明することを主目的として計画され実施している。当初計画通り、insulinの進化系統学的解析の結果は学術誌に発表し、proglucagonについても現在原稿を作成している。一方、ヤモリ下目での詳細な解析も進んでおり、この過程でglucagonのみをコードするisoformも発見した。
一方、明瞭な脂肪組織を持たないニホンヤモリで、肝臓に脂肪蓄積が堅調であることからそのマーカーであるadiponectinの遺伝子発現を調べた結果、高い発現を確認することができた。このことから、ニホンヤモリでは肝臓に脂肪組織としての機能が含まれていることが強く示唆された。肝臓は脂肪組織とは異なった機構でinsulinの情報処理が行われることから、ニホンヤモリでの肝臓と脂肪組織としての機能解析を進めることとし、その解析に必要な遺伝子の情報の収集も順調に進めている。
ニホンヤモリが属するヤモリ下目は殆どが夜行性であり、有鱗目の中で最も低い代謝率をもっている。今まで得られた研究結果は、ニホンヤモリが非常に特徴的なエネルギー代謝機構を持っていることを強く示唆されており、エネルギー代謝の新しい機構の解明において良い研究モデルになることを示している。
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| Strategy for Future Research Activity |
今まで2年間の研究成果を踏まえ、ニホンヤモリを用いたinsulinの標的器官であり、エネルギー代謝で最も中心的な器官である肝臓・脂肪組織・筋肉に焦点を置いて、研究内容をより強化させて行っていく。脂肪組織はエネルギー代謝において大変重要な器官であり、ヒトの代謝関連疾患の発生機序でも最も中心的な器官でもある。しかし、このように重要な器官がニホンヤモリでは独立した組織として目視できるものが存在していない。本研究の過程で、ニホンヤモリの肝臓で脂肪細胞の特異的なマーカーでもあるadiponectinの多く発現しており、Oil-redによる脂肪蓄積も観察できた。
これらの研究結果は、ニホンヤモリの脂肪組織としての主な生理機能が肝臓に移行していることを強く示唆する。脊椎動物一般的には、脂肪組織のinsulinの作用機序は肝臓でのものと大きく異なり、肝臓はGLUT2、脂肪組織と筋肉はGLUT4を介して糖の移動がinsulinによって制御される。このことから、最初の計画にあったinsulin受容体に特化した実験項目については、より多くの因子を含めたinsulin標的器官での機能解析を重視した実験として実施することし、ニホンヤモリの肝臓でのエネルギー代謝機能を、肝組織と脂肪組織としての生理機能を比較解析することで進めていくこととした。
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| Causes of Carryover |
研究内容における新しい発見（肝臓での脂肪組織様機能）により、新たに解析に追加される遺伝子が生じたため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
脂肪組織の分化とエネルギー代謝に関わる遺伝子の同定と発現解析用のprimer作成と、塩基配列解析に利用される。
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| Remarks |
ホルモンと受容体の分子・生理機能の多様性から、脊椎動物の生殖報伝達系の進化を解明する
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