褐色脂肪組織のエネルギー代謝における分子シンクロナイゼーションとそのメカニズム

• Project/Area Number: 13022247
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: The University of Tokushima
• Principal Investigator: 篠原 康雄 徳島大学, ゲノム機能研究センター, 教授 (60226157)
• Project Period (FY): 2001 – 2002
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2002)
• Budget Amount: ¥4,000,000 (Direct Cost: ¥4,000,000); Fiscal Year 2002: ¥2,000,000 (Direct Cost: ¥2,000,000); Fiscal Year 2001: ¥2,000,000 (Direct Cost: ¥2,000,000)
• Keywords: 褐色脂肪組織 / 分子シンクロナイゼーション / 遺伝子発現 / 転写制御 / 熱産生 / 肥満 / エネルギー代謝 / H-FABP / 脂肪酸結合タンパク質 / 協調的転写制御

Research Abstract

褐色脂肪組織は、生体が余剰に摂取したエネルギーを熱として発散させることにより、生体を肥満から防御している。褐色脂肪組織のこのようなユニークな機能は、そのミトコンドリアに発現した脱共役タンパク質によって支えられていることが知られている。すなわち、褐色脂肪組織のミトコンドリアには、脱共役タンパク質が組織特異的に発現し、このタンパク質が酸化的リン酸化反応を脱共役させることによって、ATP合成を阻害し、余剰のエネルギーを熱として発散させている。
褐色脂肪組織の熱産生機能は、もっぱらこの脱共役タンパク質の機能によって説明されているが、われわれは「脱共役タンパク質が発現しているだけで、効率のよい熱産生が可能なのだろうか。他のマシナリーも、脱共役タンパク質とシンクロナイズして機能しているのではないだろうか」との作業仮説を立て、褐色脂肪組織の機能発現に伴ったタンパク質の発現レベルの変動に関する研究を行っている。
本研究では、1)PCR-select subtractionで、褐色脂肪組織に選択的に発現したメッセージとして同定されたcDNAによってコードされているタンパク質の機能解析を行い、イソクエン酸デヒドロゲナーゼの重要性を見出した。また、2)褐色脂肪組織のエネルギー代謝を制御するシグナル伝達経路のうち、αアドレナリン受容体の下流に位置するイノシトール3リン酸受容体(IP3R)のアイソフォームの褐色脂肪組織における発現プロフィールの解析を行い、褐色脂肪組織では2型アイソフォームが顕著に発現していることを見出した。
更に、褐色脂肪組織の機能発現に密接に関連したメッセージの同定に向け、マイクロアレイ技術を用いた研究に着手した。

Research Products

• [Publications] N.Yamazaki et al.: "Structural properties of mammalian mitochondrial ADP/ATP carriers"Mitochondrion. 1. 371-379 (2002)
• [Publications] M.Hino et al.: "Requirement of continuous transcription for production of certain amount of protein by Rapid Translation System"Protein Express. Purif.. 24. 255-259 (2002)
• [Publications] E.Majima et al.: "Close location of the first loop to the third loop of the mitochondrial ADP/ATP carrier deduced from cross-linking catalyzed by copper-o-phenanthroline of the solubilized carrier with Trition X-100"J. Biochem.. 131. 461-468 (2002)
• [Publications] R.Tachibana et al.: "Effect of cationic liposome in an in vitro transcription and translation system"Biol. Pharm. Bull. 25. 529-531 (2002)
• [Publications] R.Tachibana et al.: "Relationship between the amount of plasmid delivered into nucleus and gene expression revealed by quantitative evaluation of intranuclear plasmid"Pharm. Res.. 19. 377-381 (2002)
• [Publications] M.Tabuchi et al.: "Cell-free protein synthesis on a microchip"Proteomics. 2. 430-435 (2002)
• [Publications] Y.Shinohara et al.: "Permeability transition-independent release of mitochondrial cytochrome c induced by valinomycin"Eur. J. Biochem. 269. 5224-5230 (2002)
• [Publications] M.R.Almofti et al.: "Cationic liposome-mediated gene delivery : Biophysical effect on mechanism of internalization"Arch. Biochem. Biophys.. 410. 246-253 (2003)
• [Publications] M.R.Almofti et al.: "Lipoplex size determines lipofection efficiency with or without serum"Mol. Memb. Biol.. (印刷中).
• [Publications] K.Kajimoto et al.: "Expression profiles of 3 isoforms of inositol(1, 4, 5) trisphosphate receptor in brown adipose tissue of the rat"Biochem. Pharmacol.. (印刷中).
• [Publications] N.Yamazaki et al.: "The gene encoding muscle type carnitine palmitoyltransferase I : comparison of the 5'-upstream region of human and rodent genes"J. Biochem.. (印刷中).
• [Publications] Y.Shinohara et al.: "Growth condition dependent synchronized changes in the transcript levels of type II hexokinase and type 1 glucose transporter in tumor cells"Biochim. Biophys. Acta. 1499. 242-248 (2001)
• [Publications] S.Shimizu et al.: "Essential role of voltage-dependent anion channel in various forms of apoptosis in mammalian cells"J.Cell Biol.. 152. 237-250 (2001)
• [Publications] Y.Shinohara et al.: "Expression of NAD+-dependent isocitrate dehydrogenase in brown adipose tissue"Biochem. Biophys. Res. Commun.. 281. 634-638 (2001)
• [Publications] E.Majima et al.: "Specific labeling of the bovine heart mitochondrial phosphate carrier with fluorescein-5-isothiocyanate : roles of Lys185 and putative adenine nucleotide recognition site in phosphate transport"J.Biol.Chem.. 276. 9792-9799 (2001)
• [Publications] T.Hatanaka et al.: "Significant expression of functional human type 1 mitochondrial ADP/ATP carrier in yeast mitochondria"Biol. Pharm. Bull.. 24. 595-599 (2001)
• [Publications] T.Hatanaka et al.: "Significant effect of the N-terminal region of the yeast type 2 mitochondrial ADP/ATP carrier on efficient expression in yeast mitochondria"J.Biol.Chem.. 276. 28881-28888 (2001)
• [Publications] T.Hatanaka et al.: "Characterization of loops of the yeast mitochondrial ADP/ATP carrier facing the cytosol by site-directed mutagenesis"Biochem. Biophys. Res. Commun.. 286. 936-942 (2001)
• [Publications] H.Harashima et al.: "Intracellular control of gene trafficking using liposome as drug carriers"Eur. J. Pharm. Sci.. 13. 85-89 (2001)
• [Publications] R.Tachibana et al.: "Intracellular control of macromolecules by use of liposome as drug carriers"J.Biol.Macromol.. 1. 60-67 (2001)
• [Publications] R.Tachibana et al.: "Quantitative studies on the nuclear transport of plasmid DNA and gene expression employing nonviral vectors"Advanced Drug Delivery Reviews. 52. 219-226 (2001)
• [Publications] M.Hino et al.: "Requirement of continuous transcription for production of certain amount of protein by Rapid Translation System"Protein Express. Purif.. (in press).
• [Publications] N.Yamazaki et al.: "Structural properties of mammalian mitochondrial ADP/ATP carriers"Mitochondrion. (in press).
• [Publications] M.Tabuchi et al.: "Cell-free protein synthesis on a microchip"Proteomics. (in press).
• [Publications] R.Tachibana et al.: "Relationship between the amount of plasmid delivered into nucleus and gene expression revealed by quantitative evaluation of intranuclear plasmid"Pharm. Res.. (in press).