クロマチン修飾による褐色脂肪細胞分化制御機構の解明

2017 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 16H06226
• 研究機関: 広島大学
• 研究代表者: 大野 晴也 広島大学, 医歯薬保健学研究科(医), 助教 (60725894)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2019-03-31
• キーワード: 褐色脂肪細胞 / ベージュ脂肪細胞

研究実績の概要

#ベージュ脂肪細胞におけるMATIIαの熱産性能における役割の検討
MATIIαはメチル基供与体として，細胞内クレアチン産生の代謝経路に直接関与しており，また近年クレアチン依存的な熱産生経路の存在が明らかになってきていることから，MATIIαのクレアチンを介した熱産性能への影響を検討した。MATIIα阻害薬であるFIDAS-5をベージュ脂肪細胞に添加すると，細胞内クレアチンの減少とともに，UCP1非依存性の酸素消費量の低下が認められた。またベージュ脂肪細胞により近い性質を持つヒトの培養褐色脂肪細胞においてもFIDAS-5の添加に伴い酸素消費量の低下を認め，ベージュ脂肪細胞とヒト褐色脂肪細胞におけるクレアチン生合成を介したMATIIαのUCP1非依存性熱産性能への働きが明らかとなった。
#マウス褐色脂肪組織形成におけるMATIIαの与える影響の検討
MATIIαのエクソン2-6をfloxで欠失するマウスを、筑波大学生命科学動物資源センターに依頼しCrispr/cas9を用いた方法で作成した。このマウスにmyf5プロモーター下にCreを発現するマウスと交配させることで褐色脂肪組織特異的MATIIαノックアウトマウスを作製した。出生直後の褐色脂肪組織の表現形を検討する予定であったが，褐色脂肪組織特異的MATIIαマウスは低体温により出生直後より致死であり，その表現型を解析するのは困難であった。そこで褐色脂肪組織が充分に形成されているE16.5-18.5期におけるマウスの組織採取に切り替えて現在検討を行っている。
#ヒト褐色脂肪組織におけるNF1Aが与える影響の検討
ヒト褐色脂肪組織における検討で，転写因子NF1Aがヒト褐色脂肪組織の形成にも重要であることを東京大学との研究チームとの共同研究で明らかにした(雑誌論文1)

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

PRDM16/EHMT1/MATII複合体が褐色脂肪細胞やベージュ脂肪細胞における転写活性制御で重要な役割を果たしていることだけでなく，細胞内クレアチン産生を介したUCP1非依存的熱産性能にも関与していることを明らかにできた。
並行して、MATIIαの褐色脂肪組織特異的ノックアウトマウスの作製にも成功しており，表現型解析を今後行う基盤を確立することができた。

今後の研究の推進方策

褐色脂肪組織特異的MATIIαノックアウトマウスの胎生期において，褐色脂肪組織の形態学的検討およびUCP1などの褐色脂肪細胞特異的タンパクだけでなく，H3K9me2などヒストン修飾に関わる因子についても免疫染色を行う。同組織のRNAシークエンスも施行して網羅的な遺伝子発現の変化も調べることで、MATIIαが褐色脂肪細胞の分化に与える影響を包括的に検討する。
さらにMATIIα floxマウスにadiponectinプロモーター下にCreを発現するマウスと交配させることで脂肪組織特異的MATIIαノックアウトマウスを作成する。長期の寒冷刺激やβアドレナリン刺激により白色脂肪組織中にベージュ脂肪細胞を誘導し，in vivoモデルでのMATIIαのベージュ脂肪細胞形成に与える影響を検討する。

研究成果

• [国際共同研究] Diabetes Center, UCSF, San Francisco(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: Diabetes Center, UCSF, San Francisco
• [雑誌論文] NFIA co-localizes with PPARγ and transcriptionally controls the brown fat gene program (2017)
  • 著者名/発表者名: Hiraike Y, Waki H, Yu J, Nakamura M, Miyake K, Nagano G, Nakaki R, Suzuki K, Kobayashi H, Yamamoto S, Sun W, Aoyama T, Hirota Y, Ohno H, Oki K, Yoneda M, White AP, Tseng YH, Cypess AM, Larsen TJ, Jespersen NZ, Scheele C, Tsutsumi S, Aburatani H, Yamauchi T, Kadowaki T
  • 雑誌名: Nature Cell Biology 巻: 19 ページ: 1081～1092
  • DOI: 10.1038/ncb3590
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] メチル基供与体合成酵素MATIIは褐色脂肪の分化と熱産生を制御する (2017)
  • 著者名/発表者名: 長野学、大野晴也、森田好美、梶村真吾、米田真康
  • 学会等名: 第90回日本内分泌学会学術総会
• [学会発表] メチル基供与体合成酵素MATIIは褐色脂肪の分化と熱産生を制御する (2017)
  • 著者名/発表者名: 長野学、大野晴也、森田好美、沖健司、梶村真吾、米田真康
  • 学会等名: 第60回日本糖尿病学会年次学術集会
• [学会発表] 褐色脂肪の分化・機能を制御するエピジェネティクス (2017)
  • 著者名/発表者名: 長野学、大野晴也、江草玄太郎、森田好美、梶村真吾、米田真康
  • 学会等名: 2017年度生命科学系学会合同年次大会
  • 招待講演