化学変化を捉える顕微鏡法の開発と脂質代謝研究への応用

2016 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15K14513
• 研究機関: 慶應義塾大学
• 研究代表者: 宮内 崇行 慶應義塾大学, 医学部(信濃町), 特任講師 (00392142)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2017-03-31
• キーワード: 脂質代謝 / Aquaporin / イメージング

研究実績の概要

Aquaporin-7 (AQP7) は、水だけでなくグリセロールなど電気的中性小分子を透過させる膜蛋白質であり脂肪組織に発現している。我々は最近、AQP7が脂肪組織の血管に加えて白色脂肪細胞に発現していることを報告した。Nullマウスの、脂肪組織の肥大を伴う肥満、糖尿病様の表現型から、AQP7は脂肪代謝に関与すると考えられているものの、その脂肪蓄積を抑制する機能のメカニズムは不明な部分が大きい。脂肪代謝を可視化することにより AQP7と脂肪分解／蓄積を制御する蛋白質群との関係を明らかにしようというのが本研究である。
我々が利用したのは、coherent anti-Stokes Raman scattering (CARS) 顕微鏡である。応用により、増減する脂肪が無染色で可視化され、脂肪細胞モデル培養細胞やマウス脂肪組織白色脂肪細胞の脂肪滴の経時的変化を測定でき、さらに蛍光イメージングと組み合わせることにより、細胞内蛋白質のダイナミックな挙動と脂肪の合成分解を同時に観察出来るようになった。
脂肪細胞は「脂肪滴」を内包し、脂肪滴を成長または縮小させることで脂肪の合成蓄積と分解放出を遂行していることから脂肪滴蛋白質の制御機構が注目されているが、本研究において我々は、AQP7が脂肪滴関連蛋白質の局在変化と分解に関与し、合成蓄積と分解放出とのバランスを変調させることを明らかに出来た。AQP7の機能は、モデル脂肪細胞のカテコールアミン誘導脂肪分解においても、マウス個体においても確認された。
白色脂肪組織の脂肪細胞は、脂肪の合成蓄積と分解放出により全身のエネルギー代謝の恒常性を担保し、かつ各種ホルモンを放出することで全身の代謝制御に関与する。今後は細胞内情報伝達についての知見を、健康増進に有用な薬剤開発に繋げていく計画である。

研究成果

• [雑誌論文] The binding property of a monoclonal antibody against the extracellular domains of aquaporin-4 directs aquaporin-4 toward endocytosis. (2016)
  • 著者名/発表者名: Huang P, Takai Y, Kusano-Arai O, Ramadhantia J, Iwanari H, Miyauchi T, Sakihama T, Han JY, Aoki M, Hamakubo T, Fujihara K, Yasui M, and Abe Y.
  • 雑誌名: Biochemistry and Biophysics Reports 巻: 7 ページ: 77, 83
  • DOI: 10.1016/j.bbrep.2016.05.017
  • 査読あり / 国際共著
• [備考] 生命をめぐる水
  • URL: http://www.water-channeling-life.com/