環境変化を記憶する新規エピゲノム機構の解明

• 研究課題/領域番号: 17H03631
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 分子生物学
• 研究機関: 群馬大学
• 研究代表者: 稲垣 毅 群馬大学, 生体調節研究所, 教授 (10507825)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2020-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2019年度)
• 配分額: 17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円); 2019年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円); 2018年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円); 2017年度: 7,410千円 (直接経費: 5,700千円、間接経費: 1,710千円)
• キーワード: エピゲノム / ヒストンメチル化修飾 / ベージュ脂肪細胞 / 脂肪細胞分化 / 肥満症 / 生活習慣病 / ヒストン脱メチル化酵素 / 脂肪細胞 / エピジェネティクス / JMJD1A / 白色脂肪細胞の褐色化 / ベージュ脂肪

研究成果の概要

肥満症や糖尿病といった代謝関連疾患の発症・進展には環境要因が関与する。エピゲノム機構のひとつであるヒストンメチル化修飾は可塑性と安定性が高い転写制御機構であり、環境記憶に適している。我々は、肥満症と関わりが深い脂肪細胞を研究し、環境刺激の感知から転写制御までの過程におけるエピゲノム酵素の二段階制御機構を解明した。詳細には、リン酸化を受けたヒストン脱メチル化酵素JMJD1Aが複合体形成を介して標的遺伝子領域にリクルートされたのち（第一段階）、酵素活性制御を受けることにより（第二段階）転写を制御する機構を見出した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

肥満症をはじめとする代謝関連疾患の発症・進展には、遺伝要因とともに環境要因が関与する。肥満症と関連の深い白色脂肪は、環境刺激を受けてエネルギー蓄積型からエネルギー消費型へと変化することが知られている。本研究の成果は、エネルギー消費型の脂肪細胞が環境要因によって誘導されるエピゲノム機構のひとつを解明したものであり、肥満症を含む生活習慣病発症の原因となる環境記憶の制御を治療標的とする可能性につながるものである。

研究成果

• [国際共同研究] University of California, San Francisco/Sanford-Burnham Med. Res. Institute(米国)
• [国際共同研究] カリフォルニア大学サンフランシスコ校(米国)
• [雑誌論文] Epigenetic regulation of beige adipocyte fate by histone methylation (2019)
  • 著者名/発表者名: Tanimura K, Suzuki T, Vargas D, Shibata H, Inagaki T
  • 雑誌名: Endocrine Journal 巻: 66 号: 2 ページ: 115-125
  • DOI: 10.1507/endocrj.EJ18-0442
  • NAID: 130007605367
  • ISSN: 0918-8959, 1348-4540
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Histone demethylase JMJD1A coordinates acute and chronic adaptation to cold stress via thermogenic phospho-switch. (2018)
  • 著者名/発表者名: Yohei Abe, Yosuke Fujiwara, Hiroki Takahashi, Yoshihiro Matsumura, Tomonobu Sawada, Shuying Jiang, Ryo Nakaki, Aoi Uchida, Noriko Nagao, Makoto Naito, Shingo Kajimura, Hiroshi Kimura, Timothy F. Osborne, Hiroyuki Aburatani, Tatsuhiko Kodama, Takeshi Inagaki, Juro Sakai
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 9 号: 1 ページ: 1566-1566
  • DOI: 10.1038/s41467-018-03868-8
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Histone demethylases regulate adipocyte thermogenesis (2018)
  • 著者名/発表者名: Inagaki Takeshi
  • 雑誌名: Diabetology International 巻: 9(4) 号: 4 ページ: 215-223
  • DOI: 10.1007/s13340-018-0366-y
  • NAID: 130007599037
  • オープンアクセス
• [雑誌論文] Zinc transporter ZIP13 suppresses beige adipocyte biogenesis and energy expenditure by regulating C/EBP-β expression. (2017)
  • 著者名/発表者名: Fukunaka A, Fukada T, Bhin J, Suzuki L, Tsuzuki T, Takamine Y, Bin BH, Yoshihara T, Ichinoseki-Sekine N, Naito H, Miyatsuka T, Takamiya S, Sasaki T, Inagaki T, Kitamura T, Kajimura S, Watada H, Fujitani Y.
  • 雑誌名: PLoS Genet. 巻: 13(8) 号: 8 ページ: 1-23
  • DOI: 10.1371/journal.pgen.1006950
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Regulations of Adipocyte Phenotype and Obesity by IRX3. Positive or Negative? (2017)
  • 著者名/発表者名: Inagaki T.
  • 雑誌名: eBioMedicine 巻: 24 ページ: 7-8
  • DOI: 10.1016/j.ebiom.2017.09.032
  • オープンアクセス
• [雑誌論文] T1R3 homomeric sweet taste receptor regulates adipogenesis through Gas-mediated microtubules disassembly and Rho activation in 3T3-L1 cells (2017)
  • 著者名/発表者名: Y. Masubuchi, Y. Nakagawa, J. Medina, M. Nagasawa, I. Kojima, M. M. Rasenick, T. Inagaki, H. Shibata
  • 雑誌名: PLOS ONE 巻: - 号: 5 ページ: e0176841-e0176841
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0176841
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [学会発表] 脂肪の性質制御に関わるヒストン修飾とクロマチン構造の変化 (2019)
  • 著者名/発表者名: 稲垣 毅
  • 学会等名: 第92回内分泌学会学術総会
  • 招待講演
• [学会発表] Epigenetic adaptation mechanisms of adipocyte by histone methylation (2019)
  • 著者名/発表者名: 稲垣 毅
  • 学会等名: Institute of Cellular and organismic Biology Seminar at Academia Sinica, Taiwan
  • 招待講演
• [学会発表] 環境記憶のエピゲノム機構 (2019)
  • 著者名/発表者名: 稲垣 毅
  • 学会等名: 第66回北関東医学会総会
  • 招待講演
• [学会発表] A Chromatin Conformation-Dependent Regulation of Adipocyte Characteristics by JMJD1A (2019)
  • 著者名/発表者名: 稲垣 毅、酒井寿郎
  • 学会等名: 第42回日本分子生物学会年会シンポジウム（Molecular basis of phenotypic variation regulated by epigenome）
  • 招待講演
• [学会発表] Jmjd1a for beige adipogenesis (2019)
  • 著者名/発表者名: 稲垣 毅
  • 学会等名: RIKEN EPIGENETICS in WAKO (Epigenome Manipulation and Recent Advances in Epigenetics)
  • 招待講演
• [学会発表] FGF15/FGF19による代謝調節 (2018)
  • 著者名/発表者名: 稲垣 毅
  • 学会等名: 第91回 日本内分泌学会学術総会
  • 招待講演
• [学会発表] エピゲノムによる代謝の制御と記憶 (2018)
  • 著者名/発表者名: 稲垣 毅
  • 学会等名: 第36回 日本内分泌代謝サマーセミナー
  • 招待講演
• [学会発表] 脂肪細胞の性質決定に関わるヒストンメチル化修飾 (2018)
  • 著者名/発表者名: 稲垣 毅
  • 学会等名: 第39回日本肥満学会JASSO・APDO joint symposium
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Epigenetic regulation of adipocyte function (2018)
  • 著者名/発表者名: 稲垣 毅
  • 学会等名: The 13th International Symposium of the Institute Network for Biomedical Sciences
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 肝の体性幹様細胞を機能肝細胞に効率よく分化誘導する補助肝臓の作成 (2017)
  • 著者名/発表者名: 小暮公孝、柴田 宏、長澤雅裕、中川祐子、李龍飛、小島至、稲垣 毅、根本雅明、石崎利、桑野博行、幕内雅敏
  • 学会等名: 第117回日本外科学会定期学術集会
• [学会発表] マクロファージに発現するT1R3ホモマー甘味受容体の機能 (2017)
  • 著者名/発表者名: 李龍飛、メディナ ヨハン、長澤雅裕、稲垣 毅、柴田 宏
  • 学会等名: 第60回日本糖尿病学会年次学術集会
• [学会発表] ヒストン修飾酵素複合体形成による遺伝子発現調節 (2017)
  • 著者名/発表者名: 稲垣 毅、阿部陽平、Rozqie Royhan、岩崎 聡、松村欣宏、児玉龍彦、油谷浩幸、酒井寿郎
  • 学会等名: 第11回日本エピジェネティクス研究会年会
• [学会発表] 脂肪細胞の機能・性質を制御するエピゲノム機構 (2017)
  • 著者名/発表者名: 稲垣 毅
  • 学会等名: 第16回生体機能研究会
• [学会発表] 脂肪細胞の性質決定に関わるヒストンメチル化制御機構 (2017)
  • 著者名/発表者名: 稲垣 毅
  • 学会等名: 第40回分子生物学会
  • 招待講演
• [備考] 群馬大学生体調節研究所
  • URL: https://www.imcr.gunma-u.ac.jp/
• [備考] 群馬大学生体調節研究所代謝エピジェネティクス分野
  • URL: https://epigenetics.imcr.gunma-u.ac.jp/
• [備考] 群馬大学生体調節研究所
  • URL: http://www.imcr.gunma-u.ac.jp
• [備考] 群馬大学生体調節研究所代謝エピジェネティクス分野
  • URL: http://epigenetics.imcr.gunma-u.ac.jp/en/