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栄養-代謝-エピゲノム軸による細胞機能調節の仕組みを解明

研究課題

研究課題/領域番号 20K21747
研究種目

挑戦的研究(萌芽)

配分区分基金
審査区分 中区分59:スポーツ科学、体育、健康科学およびその関連分野
研究機関東京大学

研究代表者

酒井 寿郎  東京大学, 先端科学技術研究センター, 教授 (80323020)

研究期間 (年度) 2020-07-30 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
2021年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
2020年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
キーワードエピゲノム / 代謝シグナル / 脂肪細胞 / 細胞運命決定 / 環境 / 栄養
研究開始時の研究の概要

細胞はどのようにして細胞外の環境変化を感知し、これに応答するのかは細胞生物学の中心的な課題である。近年、遺伝子の転写がクロマチン構造によって調節されていることが示唆されているが、細胞内シグナル伝達がどのようにしてクロマチンのリモデリングにつながるのか、メカニズム解明はまだ不十分である。本研究は「栄養が代謝とエピゲノムを介して細胞の運命(分化・増殖・遊走)を決定する(栄養-代謝-エピゲノム軸)」ことを科学的に証明する新しい栄養学を提唱するものである。これは「摂取する栄養によって私達の体質を変化させるのか」、という長年の問いに答えるものであり体質学にもつながる。

研究成果の概要

肥満に起因した生活習慣病の病態解明と予防は医学・健康科学の大きな課題である。本研究では、脂肪細胞が脂肪を蓄積する機能を獲得するエピゲノム機構の解明を目的とした。高グルコースあるいは低グルコース下において、脂肪細胞分化過程でのメタボローム、トランスクリプトーム、エピゲノムの統合解析を行った。脂肪細胞は細胞外グルコースをα-ケトグルタル酸に代謝し、ヒストン脱メチル化酵素がそれを感知して、解糖系遺伝子群のエピゲノムを書き換えることにより、糖を脂肪に変換して蓄積する機能を獲得することが示唆された。本研究により、栄養-代謝-エピゲノム軸による脂肪細胞の機能調節の仕組みの一端が明らかとなった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

肥満に起因した生活習慣病の病態解明と予防は医学・健康科学の大きな課題であるが、脂肪細胞が糖を脂肪に変換して蓄積する機能を獲得するしくみは不明であった。本研究により栄養-代謝-エピゲノム軸による脂肪細胞機能調節の仕組みの一端がはじめて明らかとなった。本研究で得られた成果は、生活習慣病の効果的な予防・治療法につながることが期待される。

報告書

(4件)
  • 2022 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 研究成果

    (39件)

すべて 2023 2022 2021 2020 その他

すべて 雑誌論文 (13件) (うち国際共著 13件、 査読あり 13件、 オープンアクセス 12件) 学会発表 (25件) (うち国際学会 2件、 招待講演 7件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Epitranscriptomics in metabolic disease.2023

    • 著者名/発表者名
      Matsumura Y, Wei FY, Sakai J.
    • 雑誌名

      Nat Metab

      巻: 5(3) 号: 3 ページ: 370-384

    • DOI

      10.1038/s42255-023-00764-4

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Epigenetic and environmental regulation of adipocyte function.2022

    • 著者名/発表者名
      Matsumura Y, Osborne T.F, Sakai J.
    • 雑誌名

      The Journal of Biochemistry (Review)

      巻: 172 号: 1 ページ: 9-16

    • DOI

      10.1093/jb/mvac033

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] MYPT1-PP1β phosphatase negatively regulates both chromatin landscape and co-activator recruitment for beige adipogenesis2022

    • 著者名/発表者名
      Takahashi H, Yang G, Yoneshiro T, Abe Y, Ito R, Yang C, et al.
    • 雑誌名

      Nat Commun

      巻: 13 号: 1 ページ: 5715-5715

    • DOI

      10.1038/s41467-022-33363-0

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Epigenetic and environmental regulation of adipocytes.2022

    • 著者名/発表者名
      Matsumura Y, Osborne T.F, Sakai J.
    • 雑誌名

      The Journal of Biochemistry (Review)

      巻: -

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] β-Adrenergic signal and epigenomic regulatory process for adaptive thermogenesis.2022

    • 著者名/発表者名
      Matsumura Y, Osborne T.F, Ito R, Takahashi H, Sakai J.
    • 雑誌名

      Thermal Biology

      巻: -

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Selective PPARα Modulator Pemafibrate and Sodium-Glucose Cotransporter 2 Inhibitor Tofogliflozin Combination Treatment Improved Histopathology in Experimental Mice Model of Non-Alcoholic Steatohepatitis2022

    • 著者名/発表者名
      Murakami K, Sasaki Y, Asahiyama M, Yano W, Takizawa T, Kamiya W, Matsumura Y, Anai M, Osawa T, Fruchart JC, Fruchart-Najib J, Aburatani H, Sakai J, Kodama T, Tanaka T.
    • 雑誌名

      Cells

      巻: 11 号: 4 ページ: 720-720

    • DOI

      10.3390/cells11040720

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Spatiotemporal dynamics of SETD5-containing NCoR-HDAC3 complex determines enhancer activation for adipogenesis.2021

    • 著者名/発表者名
      Matsumura Y, Ito R, Yajima Y, Yamaguchi R, Tanaka T, Kawamura T, Magoori K, Abe Y, Uchida A, Yoneshiro T, Hirakawa H, Zhang J, Arai M, Yang C, Yang G, Takahashi H, Fujihashi H, Nakaki R, Yamamoto S, Ota S, Tsutsumi S, Inoue S, Kimura H, Wada Y, Kodama T, Inagaki T, Osborne TF, Aburatani H, Node K, Sakai J.
    • 雑誌名

      Nature Commun

      巻: 12 ページ: 7045-7045

    • DOI

      10.21203/rs.3.rs-250361/v1

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] ERAD components Derlin-1 and Derlin-2 are essential for postnatal brain development and motor function2021

    • 著者名/発表者名
      Sugiyama T, Murao N, Kadowaki H, Takao K, Miyakawa T, Matsushita Y, Katagiri T, Futatsugi A, Shinmyo Y, Kawasaki H, Sakai J, Shiomi K, Nakazato M, Takeda K, Mikoshiba K, Ploegh HL, Ichijo H, Nishitoh H
    • 雑誌名

      iScience

      巻: 24 号: 7 ページ: 102758-102758

    • DOI

      10.1016/j.isci.2021.102758

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Measurement of the nuclear concentration of α-ketoglutarate during adipocyte differentiation by using a fluorescence resonance energy transfer-based biosensor with nuclear localization signals2021

    • 著者名/発表者名
      Suzuki Tomohiro、Hayashi Mayuko、Komatsu Tetsuro、Tanioka Akiko、Nagasawa Masahiro、Tanimura-Inagaki Kyoko、Rahman Mohammad Sharifur、Masuda Shinnosuke、Yusa Kosuke、Sakai Juro、Shibata Hiroshi、Inagaki Takeshi
    • 雑誌名

      Endocrine Journal

      巻: 68 号: 12 ページ: 1429-1438

    • DOI

      10.1507/endocrj.EJ21-0255

    • NAID

      130008136509

    • ISSN
      0918-8959, 1348-4540
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Ubiquitination-dependent and -independent repression of target genes by SETDB1 reveal a context-dependent role for its methyltransferase activity during adipogenesis2021

    • 著者名/発表者名
      Zhang J, Matsumura Y, Kano Y, Yoshida A, Kawamura T, Hirakawa H, Inagaki T, Tanaka T, Kimura H, Yanagi S, Fukami K, Doi T, Osborne TF, Kodama T, Aburatani H, Sakai J.
    • 雑誌名

      Genes Cells

      巻: 26 号: 7 ページ: 513-529

    • DOI

      10.1111/gtc.12868

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Metabolic flexibility via mitochondrial BCAA carrier SLC25A44 is required for optimal fever2021

    • 著者名/発表者名
      Yoneshiro T, Kataoka N, Walejko JM, Ikeda K, Brown Z, Yoneshiro M, Crown SB, Osawa T, Sakai J, McGarrah RW, White PJ, Nakamura K, Kajimura S.
    • 雑誌名

      Elife

      巻: 10

    • DOI

      10.7554/elife.66865

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書 2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Loss of Down syndrome critical region-1 leads to cholesterol metabolic dysfunction that exaggerates hypercholesterolemia in ApoE-null background2021

    • 著者名/発表者名
      Muramatsu Masashi、Osawa Tsuyoshi、Miyamura Yuri、Nakagawa Suguru、Tanaka Toshiya、Kodama Tatsuhiko、Aburatani Hiroyuki、Sakai Juro、Ryeom Sandra、Minami Takashi
    • 雑誌名

      Journal of Biological Chemistry

      巻: 296 ページ: 100697-100697

    • DOI

      10.1016/j.jbc.2021.100697

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Ubiquitination dependent and independent repression of target genes by SETDB1 reveals a context dependent role for its methyltransferase activity during adipogenesis2021

    • 著者名/発表者名
      Zhang J, Matsumura Y, Kano Y, Yoshida A, Kawamura T, Hirakawa H, Inagaki T, Tanaka T, Kimura H, Yanagi S, Fukami K, Doi T, Osborne TF, Kodama T, Aburatani H, Sakai J.
    • 雑誌名

      Genes to Cells

      巻: in press

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] SETD5-NCoR-HDAC3複合体の動的変化は脂肪細胞のエンハンサーを活性化する2023

    • 著者名/発表者名
      松村欣宏,伊藤亮,矢島あゆむ,山口玲,田中十志也,川村猛,馬郡健太,内田あおい,米代武司,張吉,楊超然,高橋宙大,稲垣毅,油谷浩幸,野出孝一,酒井寿郎
    • 学会等名
      第26回アディポサイエンスシンポジウム
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 褐色脂肪組織と白色脂肪組織におけるヒストン脱メチル化酵素JMJD1Aの寒冷適応に対する組織特異的な役割2022

    • 著者名/発表者名
      伊藤亮, 謝詩雨, Tumenjargal Myagmar, 楊超然, 米代武司, 松村欣宏, 酒井寿郎
    • 学会等名
      第65回日本糖尿病学会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] シグナル感知とヒストン脱メチル化による熱産生・エネルギー消費制御機構2022

    • 著者名/発表者名
      酒井寿郎
    • 学会等名
      第95回日本内分泌学会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] MYPT1-PP1β脱リン酸化酵素複合体によるベージュ化制御機構の解明2022

    • 著者名/発表者名
      高橋宙大, 楊歌, 米代武司, 伊藤亮, 松村欣宏, 酒井寿郎
    • 学会等名
      第95回日本内分泌学会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 褐色脂肪組織と白色脂肪組織で異なるヒストン脱メチル化酵素JMJD1Aの寒冷適応に対する役割2022

    • 著者名/発表者名
      伊藤亮, 謝詩雨, Myagmar Tumenjargal, 楊超然, 米代武司, 松村欣宏, 酒井寿郎
    • 学会等名
      第95回日本内分泌学会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] SETD5-NCoR-HDAC3 複合体の時空間ダイナミクスは脂肪細胞分化のエンハンサー活性化を制御する2022

    • 著者名/発表者名
      松村欣宏, 伊藤亮, 矢島あゆむ, 山口 玲, 田中十志也, 川村猛, 馬郡健太, 内田あおい, 米代武司, 張吉, 楊超然, 高橋宙大, 稲垣毅, 油谷浩幸, 野出孝一, 酒井寿郎
    • 学会等名
      第95回日本内分泌学会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 父性寒冷刺激は白色脂肪組織のベージュ化を誘導する2022

    • 著者名/発表者名
      金紫越, 米代武司, 魏宇辰, 岡本(勝山)真由美, 松村欣宏, 酒井寿郎
    • 学会等名
      第76回日本栄養・食糧学会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 精子を介した寒冷曝露記憶の経世代エピゲノムの解明2022

    • 著者名/発表者名
      岡本(勝山)真由美, 米代武司, 魏宇辰, 金紫越, 楊超然, 永江玄太, 吉田圭介, 松村欣宏, 酒井寿郎
    • 学会等名
      第76回日本栄養・食糧学会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 父性寒冷刺激による仔の褐色脂肪細胞の運命決定機構の解明2022

    • 著者名/発表者名
      魏宇辰, 米代武司, 金紫越, 岡本(勝山)真由美, 楊超然, 太田聡, 堤修一, 油谷浩幸, 松村欣宏, 酒井寿郎
    • 学会等名
      第76回日本栄養・食糧学会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 生活習慣病の解明,遺伝子からエピゲノムへ2022

    • 著者名/発表者名
      酒井寿郎
    • 学会等名
      第18回日本病理学会カンフアレンス
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 脂肪細胞のエンハンサーを制御するヒストンアセチル化・脱アセチル化2022

    • 著者名/発表者名
      松村欣宏, 伊藤亮, 矢島あゆむ, 山口玲, 田中十志也, 川村猛, 馬郡健太, 内田あおい, 米代武司, 張吉, 楊超然, 高橋宙大, 稲垣毅, 油谷浩幸, 野出孝一, 酒井寿郎
    • 学会等名
      第95回日本生化学会大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] G12共役型GPCRはβ3アドレナリン刺激依存的な白色脂肪のベージュ化を亢進する2022

    • 著者名/発表者名
      小野雄基, 伊藤亮, 酒井寿郎, 井上飛鳥
    • 学会等名
      第95回日本生化学会大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 脂肪細胞分化におけるグルコース感知センサーであるヒストン脱メチル化酵素KDM3Aの解析2022

    • 著者名/発表者名
      張吉, 松村欣宏, Ariyanto Eko Fuji, 楊超然, 高橋宙大, 伊藤亮, 米代武司, 曽我朋義, 幡野敦, 松本雅紀, 酒井寿郎
    • 学会等名
      第95回日本生化学会大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] JMJD1Aのヒストン脱メチル化活性はミトコンドリア生合成に必要である2022

    • 著者名/発表者名
      謝詩雨, 伊藤亮, Tumenjargal Myagmar, 松村欣宏, 米代武司, 酒井寿郎
    • 学会等名
      第95回日本生化学会大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 環境ストレス感知機構とエピゲノム機構を介した肥満改善機構2022

    • 著者名/発表者名
      酒井寿郎
    • 学会等名
      第43回日本肥満学会 / 第40回日本肥満症治療学会学術集会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 妊娠前の父性寒冷刺激と白色脂肪のベージュ化:前駆脂肪細胞の運命決定2022

    • 著者名/発表者名
      金紫越, 米代武司, 魏宇辰, 岡本(勝山) 真由美, 楊超然, 油谷浩幸, 松村欣宏, 酒井寿郎
    • 学会等名
      第43回日本肥満学会 / 第40回日本肥満症治療学会学術集会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 妊娠前の父性寒冷刺激と褐色脂肪細胞の活性化:視床下部の関与2022

    • 著者名/発表者名
      魏宇辰, 米代武司, 金紫越, 岡本(勝山) 真由美, 楊超然, 太田聡, 堤修一, 油谷浩幸, 松村欣宏, 酒井寿郎
    • 学会等名
      第43回日本肥満学会 / 第40回日本肥満症治療学会学術集会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] ヒト褐色脂肪組織と妊娠前の親の寒冷曝露:FDG-PETとNIR-TRSでの評価2022

    • 著者名/発表者名
      米代武司, 松下真美, 布施沙由理, 黒岩美幸, 黒澤裕子, 山本恭子, 飯田誠, 隈健一, 中村尚, 浜岡隆文, 酒井寿郎, 斉藤昌之
    • 学会等名
      第43回日本肥満学会 / 第40回日本肥満症治療学会学術集会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] エピゲノム変化とアクトミオシン緊張を制御する脱リン酸化酵素同定と同酵素によるベージュ化制御の解明2022

    • 著者名/発表者名
      酒井寿郎
    • 学会等名
      第99回日本生理学会大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] A Phosphatase Protein Complex Orchestrates Uncoupled Respiration via a Histone Demethylase and YAP/TAZ Mediated Actomyosin Pathway in White Adipose Tissue2021

    • 著者名/発表者名
      Juro Sakai
    • 学会等名
      The 19th International Symposium on Atherosclerosis
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 生活習慣病におけるエピゲノムの役割2021

    • 著者名/発表者名
      酒井寿郎
    • 学会等名
      日本スポーツ栄養学会第7回大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] A Concerted Thermogenic Response via A Phosphor-switch of An Epigenetic Modifier2021

    • 著者名/発表者名
      Juro Sakai
    • 学会等名
      第1回健康長寿代謝制御研究センター国際シンポジウム
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 熱産生性脂肪のエピジェネティクス2021

    • 著者名/発表者名
      稲垣毅, 酒井寿郎
    • 学会等名
      第64回日本糖尿病学会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 肥満発症に関与するエピゲノム酵素のシグナル感知とヒストン脱メチル化機構の解明2021

    • 著者名/発表者名
      酒井寿郎
    • 学会等名
      第41回日本肥満学会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ヒストン脱メチル化酵素JMJD1Aによる2つの独立した機構による2つの異なる脂肪組織における熱産生遺伝子発現機構2020

    • 著者名/発表者名
      酒井寿郎
    • 学会等名
      第43回日本分子生物学会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [備考] 東京大学先端科学技術研究センター酒井研究室/原著論文

    • URL

      http://www.mm.rcast.u-tokyo.ac.jp/publications/pubs.html

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書 2021 実施状況報告書 2020 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2020-08-03   更新日: 2024-01-30  

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