| 研究課題/領域番号 |
22K08677
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分54040:代謝および内分泌学関連
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| 研究機関 | 国際医療福祉大学 |
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研究代表者 |
岩佐 宏晃 国際医療福祉大学, 基礎医学研究センター, 講師 (70582188)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2024年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2023年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2022年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
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| キーワード | 糖尿病 / シグナル伝達 / リボソーム生合成 / 攪乱遺伝子 / Hippo / RASSF / Hippo pathway |
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| 研究開始時の研究の概要 |
正常な血糖を維持するためのインスリンを産生する成熟膵β細胞の質と量にともなう変化が糖尿病の発症につながることは良く知られている。次世代シークエンサーを用いた技術革新により、糖尿病発症の前段階において、予想もしなかった遺伝子発現の攪乱が起きることが明らかになった。しかし、我々は撹乱の実態がどのようなものかについては未だ多くを知らない。本研究では、成熟膵β細胞の質と量の変化をもたらす“撹乱遺伝子”の解明を目指し、これまでにない糖尿病の予防と治療の開発につながる基礎研究を実施する。
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| 研究実績の概要 |
正常マウスの成熟膵β細胞や糖尿病モデルマウス（db/dbマウス）の膵島細胞の遺伝子発現プロファイルを調べると、Hippo pathwayと呼ばれるシグナル伝達経路（以下、Hippoシグナル）の関連遺伝子の発現が変化することが判明した。本研究では、膵β細胞の分化・脱分化におけるHippoシグナルの発現調節および制御に着目し、糖尿病発症につながる“撹乱遺伝子”の解明を目指す。これまでに行われたマウスの膵島を用いた網羅的な遺伝子発現の解析において、Hippoシグナルを構成するRassf6とYap1の両遺伝子が著しく発現変動することを見出したことが本課題の着想となった経緯である。そこで、本年度は両遺伝子の一つであるRassf6についての解析が集中的に行われた。
Rassf6はRas association domain family（RASSF）蛋白質をコードする遺伝子である。低分子G蛋白質であるRasに結合することでエフェクター分子として機能することがその名の由来であり、構造的に類似するRASSF蛋白質群からなるファミリーを形成する。そのなかでRassf6をコードする蛋白質はエフェクター機能以外にも、Hippoシグナルの構成因子、ユビキチンリガーゼ、転写因子などに結合して多方面で機能を発揮する。その生理的な役割は細胞周期やアポトーシスを制御することが明らかにされており、また、Rassf6ノックアウトマウスを用いた解析では皮膚における炎症反応の亢進が観察されている。本課題では、Rassf6ノックアウトマウスを用いた糖尿病と関連する表現型の解析、Rassf6ノックアウトマウスから単離した膵島を用いた次世代シークエンスによる網羅的遺伝子発現の解析を実施した。その結果、糖尿病発症に関連する遺伝子群の発現変動が見出された。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
前述したdb/dbマウスの膵島細胞におけるRassf6の発現減少は、db/dbマウスにおける膵β細胞の機能低下と何らかの関連性がある可能性がある。膵β細胞の機能低下とRassf6との関連性を明らかにするために提案書ではいくつかの実験手法を考案したが、そのなかで最も直接的な証拠が得られる可能性が高いのがRassf6のノックアウトマウスを用いた解析であると考えられる。昨年度、当研究室では作製元の東京医科歯科大学からRassf6ノックアウトマウスの入手を果たし、その解析に着手した。
数週間から数か月における血糖値を計測した場合、野生型マウスとRassf6ノックアウトマウスにおいて多少の変動は計測されたものの、これまでのところ劇的な変化は見受けられない。一方、体重を両者で比較したところ、Rassf6ノックアウトマウスでは野生型マウスに比べて継続的に増加している。今後、血糖値および体重などの観察を引き続き行うことで、Rassf6ノックアウトマウスにおける膵β細胞の機能低下にともなう変化が観察されることが予想される。これら基本的な観察を行うと同時に、本課題では野生型マウスとRassf6ノックアウトマウスにおける膵島の網羅的な遺伝子発現解析を実施した。具体的には、およそ20週齢の両マウスから600個程度の膵島（2～3匹分）を採取したものからmRNAを抽出し、それぞれの試料（n=3）について次世代シークエンスを実施した。その結果、Rassf6ノックアウトマウスの膵島では野生型マウスに比べて、リボソームサブユニットを構成する複数のタンパク質をコードする遺伝子群が総じて減少していることが明らかとなった。また個別の遺伝子についても膵β細胞の機能低下と関連するものが検出されており、現在、撹乱遺伝子の候補として精査が行われている。
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| 今後の研究の推進方策 |
現在、国内外においてリボソーム生合成の異常と疾患を結びつける研究は注目されている。Diamond-Blackfan貧血はリボソームタンパク質群の遺伝子変異によって生じることが有名であるが、他にも遺伝性疾患や発がんの原因としてリボソーム生合成の異常が報告されている。最近になり、リボソーム生合成と膵β細胞の機能に関する研究が報告されつつあるが、未だ不明な点が多い。本課題では、Rassf6ノックアウトマウスの膵島においてリボソームサブユニットを構成する複数のタンパク質をコードする遺伝子群が減少していることが明らかになり、これはRassf6ノックアウトによるリボソーム生合成の異常と膵β細胞の機能低下の関連性を示唆するものである。実際、昨年度に報告された研究によれば（Cell Reports 32, 107846）、リボソーム生合成に関わる遺伝子をノックアウトした膵β細胞ではERストレスとそれに伴うアポトーシスの亢進が観察されており、このことを鑑みると、本課題では見出された結果は同様の現象を類推させる。今後、Rassf6ノックアウトマウスから単離した膵島の生化学的および免疫組織化学的解析を進めることで、リボソーム生合成の異常と膵β細胞の機能低下について解明することを目指す。
本課題ではHippoシグナルの最下層に位置する転写因子Yap1についても着目するが、本年度はRassf6ノックアウトマウスの解析に傾注したきらいがある。そこで次年度ではこれを打開するため、Yap1について解析を進める予定である。具体的には、これまでに得られた解析結果を活かし、Rassf6ノックアウトによって変動のあった遺伝子のなかから、Yap1のターゲットおよび関連性のあるものを撹乱遺伝子の候補として解析する予定である。
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