長鎖非コードRNA；lincRNA-p21による糖尿病発症機構の解明

• 研究課題/領域番号: 21K20666
• 研究種目: 研究活動スタート支援
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 0702:細胞レベルから個体レベルの生物学およびその関連分野
• 研究機関: 兵庫医科大学
• 研究代表者: 今坂 舞 兵庫医科大学, 医学部, 助教 (50759553)
• 研究期間 (年度): 2021-08-30 – 2025-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2023年度)
• 配分額: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円); 2022年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2021年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
• キーワード: lincRNA / シス機能 / lincRNA-p21 / p21 / 糖尿病 / β細胞 / 長鎖非コードRNA

研究開始時の研究の概要

長鎖非コードRNA；lincRNA-p21を、内在性遺伝子座（本来の遺伝子の位置）で過剰発現させたマウスは糖尿病を自然発症することを見いだした。これまでの解析から発症の鍵は上流p21遺伝子の転写亢進と予測される。本研究では、lincRNA-p21によるp21の転写調節機構、lincRNA-p21やp21の糖尿病との関わりについて解明する。lincRNA-p21はヒトのがん細胞で発現の変動が見られることからバイオマーカーや治療ターゲットとしても期待されている分子であり、機能および機序の解明はその実用化に向けても重要な知見となる。

研究実績の概要

lincRNA-p21は2exonからなるncRNA遺伝子で、シス・トランスの両機能が報告されている。lincRNA-p21のシス機能とその機序を解明するため、ノックイン法により内在性遺伝子座でlincRNA-p21を過剰発現させた（lincRNA-p21_OE）マウスを作製したところ、糖尿病を自然発症することが判明した。生後4週齢頃から膵β細胞が減少し、5週齢には著しい低インスリン値と耐糖能低下が起こり、15週齢には随時血糖値が平均400mg/dLを超えた（野生型は平均180mg/dL）。
qRT-PCRにより隣接遺伝子の発現量を解析すると、上流p21遺伝子の発現が亢進していた。同じコンストラクト（CAG_lincRNA-p21_pA）を別の遺伝子座にノックインしたマウスではp21の発現亢進は起こらず糖尿病も発症しなかった。したがって、p21の発現亢進によりβ細胞減少を伴う糖尿病が発症し、これはlincRNA-p21のシス機能であることが示唆された。
次にp21の発現亢進がlincRNA-p21によることを確認するため、内在性遺伝子座にてlincRNA-p21の代わりにEGFPを過剰発現させた（EGFP_OE）マウスを作製したところ、予想外にlincRNA-p21_OE同様にp21が高発現し糖尿病を発症した。いずれのOEマウスも内在性lincRNA-p21遺伝子は残存しており、intron1に過剰発現コンストラクトをノックインしている。EGFP_OEマウスでは内在性lincRNA-p21のexon1を含む転写産物の発現が亢進していた。そこで、EGFP_OEにおいてlincRNA-p21をKOしたマウスを作製したが、このマウスでもp21は高発現した。lincRNA-p21によるp21の転写亢進は、RNAとしてではなく、エンハンサー（locus）として働いていることが示唆された。

現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

EGFP過剰発現マウスやEGFP過剰発現；lincRNA-p21ノックアウトマウスにおいてもp21が高発現し糖尿病を発症するという結果は予想外であり、研究計画の変更・追加解析が必要となった。

今後の研究の推進方策

作製した各マウスにおいて転写産物やゲノムの解析により、lincRNA-p21によるp21の転写亢進機構を解明する。

研究成果

• [雑誌論文] Reg family proteins contribute to inflammation and pancreatic stellate cells activation in chronic pancreatitis (2023)
  • 著者名/発表者名: Chen Wenting、Imasaka Mai、Lee Miyu、Fukui Hirokazu、Nishiura Hiroshi、Ohmuraya Masaki
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 13 号: 1 ページ: 12201-12201
  • DOI: 10.1038/s41598-023-39178-3
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Tmem161a regulates bone formation and bone strength through the P38 MAPK pathway (2023)
  • 著者名/発表者名: Nagai Takuya、Sekimoto Tomohisa、Kurogi Syuji、Ohta Tomomi、Miyazaki Shihoko、Yamaguchi Yoichiro、Tajima Takuya、Chosa Etsuo、Imasaka Mai、Yoshinobu Kumiko、Araki Kimi、Araki Masatake、Choijookhuu Narantsog、Sato Katsuaki、Hishikawa Yoshitaka、Funamoto Taro
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 13 号: 1 ページ: 14639-14639
  • DOI: 10.1038/s41598-023-41837-4
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Beclin1 is essential for the pancreas development (2023)
  • 著者名/発表者名: Mehanna Sally、Arakawa Satoko、Imasaka Mai、Chen Wenting、Nakanishi Yuto、Nishiura Hiroshi、Shimizu Shigeomi、Ohmuraya Masaki
  • 雑誌名: Developmental Biology 巻: 504 ページ: 113-119
  • DOI: 10.1016/j.ydbio.2023.09.008
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Fibroblast growth factor 18 stimulates the proliferation of hepatic stellate cells, thereby inducing liver fibrosis (2023)
  • 著者名/発表者名: Tsuchiya Y, Seki T, Kobayashi K, Komazawa-Sakon S, Shichino S, Nishina T, Fukuhara K, Ikejima K, Nagai H, Igarashi Y, Ueha S, Oikawa A, Tsurusaki S, Yamazaki S, Nishiyama C, Mikami T, Yagita H, Okumura K, Kido T, Miyajima A, Matsushima K, Imasaka M, Araki K, Imamura T, Ohmuraya M, Tanaka M, Nakano H
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 14 号: 1 ページ: 6304-6304
  • DOI: 10.1038/s41467-023-42058-z
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] lincRNA-p21遺伝子座による上流p21遺伝子の転写調節機構の解明 (2023)
  • 著者名/発表者名: 今坂 舞、奥野 美佐子、荒木 正健、荒木 喜美、大村谷 昌樹
  • 学会等名: 日本遺伝学会 第95回大会
• [学会発表] Mice overexpressing the Trp53cor1 (lincRNA-p21) gene at the endogenous locus develop diabetes. (2023)
  • 著者名/発表者名: Mai Imasaka, Masatake Araki, Kimi Araki, Masaki Ohmuraya.
  • 学会等名: International Mammalian Genome Conference
  • 国際学会