REVIEW

SF― /Ad BP による新たな転写調節メカニズム
水谷 哲也，河邊 真也，石兼真，宮本薫

福井大学医学部生命情報医科学講座分子生体情報学領域（ALAS ）
［はじめに［］および ferredoxin reductase（FDXR）］が含まれていた．

転写因子 Steroidogenic Factor /Ad binding protein（SF― /Ad BP）は，性腺や副腎の発育・分化に必須で．GSTA ファミリーあり，ステロイドホルモン代謝を含むさまざまな機能にGSTA を含む GSTA ファミリー（A ―A ）は約．そのため重要であることが明らかになっている［ ― ］

kbにわたりクラスターを形成している．間葉系幹細胞およSF― /Ad BP による転写調節メカニズムやその標的遺伝

び副腎由来 H子を明らかにすることは，性腺や副腎の機能を解明する

現を検討したところ，GSTA ファミリーすべての発現はうえで極めて重要だと考えられる．一方，私どもは間葉SF― /Ad BP 依存的であった．また ChIP-on-Chip 法 の系幹細胞に SF― /Ad BP を導入することでステロイド解析より，GSTA ，A の転写開始点近傍に SF― /Ad BP

R 細胞を用いて GSTA ファミリーの発ホルモン産生細胞への分化誘導系を確立している［ ，］．の結合が認められなかったことから，これらの遺伝子発この分化誘導系を用いて，①網羅的な SF― /Ad BP 標

現は SF― /Ad BP 依存的な高次クロマチン構造変化を的遺伝子の同定と，②核内 SF― /Ad BP 複合体構成タ介していることが示された．この仮説を証明するためにンパク質の同定を行い，包括的に SF― /Ad BP の機能

Chromosome Conformation Capture assay を行ったと解析を行った．本稿ではこれらの解析から得られた最近

ころ，SF― /Ad BP 依存的に GSTA 上流の SF― /Ad BPのデータを中心に概説する．

結合領域が GSTA プロモーターに近接していることが明らかとなった（図網羅的な SF― /Ad BP 標的遺伝子の同定）．また SF― 転写活性化領域を VPのそれに置き換えたキメラタンパク質（SF― /VP ）を幹細胞に導入したところ，転写開始点近傍に SF― /Ad

上述のように SF― /Ad BP は性腺や副腎の発生・分BP が結合する GSTA ，A の転写は促進されたが，SF化およびステロイドホルモン産生を制御するマスター因― /Ad BP 依存的な高次クロマチン構造変化が必要だと子である．そのため，その標的遺伝子は副腎・性腺の形考えられる GSTA ，A の転写は促進されなかった．さ成やステロイドホルモン産生疾患の原因遺伝子として同らにドメインマッピングの結果，Hinge 領域がクロマチ定されているものが多い．一方，未だ原因遺伝子が特定ン構造変化に重要であることが示された．これらのことされない副腎低形成，性分化異常およびステロイドホルから，SF― /Ad BP の Hinge 領域を介した特異的なクモン産生疾患も多く残されている．これらの原因遺伝子

ロマチン構造変化が GSTA ファミリーの発現に重要でとして新たな SF― /Ad BP 標的遺伝子の存在も考えらあることが示された［］．

れる．
そこで私どもは DNA microarray と Promoter tiling

一方，GST は一般的に解毒作用を持つタンパク質とarray を併用したゲノムワイドな解析より，新たな SF―して知られているが，GSTA ファミリーにはイソメラー/Ad BP 標的遺伝子の同定を試みた．その結果，今までゼ活性を有することがリコンビナントタンパク質の解析

SF― /Ad BP の標的遺伝子とは考えられていなかったより明らかになっている［］．しかし細胞内における遺伝子を同定した［］．その中には，glutathione S-trans-ステロイドホルモン産生の役割は明らかになっていな

ferase（GST）A ［］, ―aminolevulinic acid synthaseい．そこで GSTA ファミリーのアデノウィルス発現系を構築し，その役割を検討した．卵巣顆粒膜細胞由来

連絡先：水谷哲也，福井大学医学部生命情報医科学講座分子生体情報学領域〒 ―福井県吉田郡永平寺町松岡下合月 ―TEL ：― ―FAX：― ―
E-mail：mizutani@u-fukui.ac.jp

KGN 細胞を用いて，それぞれの GSTA ファミリーまたは β Hydroxy Steroid Dehydrogenase（ β―HSD）の過剰発現によるアンドロステンジオンおよびプロゲステロン産生における役割を検討した．その結果，GSTA ファ

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水谷哲也

他

A

は同様な DNA 配列に結合し転写を調節する［ ， ］．

Relative interaction
frequency

hGSTA2 hGSTA1hGSTA3

ICK

LRH― の卵巣特異的コンディショナルノックアウトマウ
スでは，排卵障害により不妊になることから，卵巣においても重要な転写因子であることが示されている［ ］
．

2*1.5

一方，LRH― は肝臓でも発現し，胆汁酸合成因子などの*転写に重要なことが明らかになっている［ ， ］．LRH1― と ALAS が発現している肝臓由来 HepG 細胞と KGN*細胞を用いて，ALAS の発現に対する LRH― の影響を0.5検討したところ，KGN 細胞では− ．kb 領域に LRH―00のリクルートが認められたが，HepG 細胞では− ．kb

4080120160200
Distance from hGSTA1 TSS (kb)領域へのリクルートは認められなかった．さらに LRH―

UE7T-13-SF-1の過剰発現において，KGN 細胞では ALAS の発現誘UE7T-13-LacZ
図hGSTA4GSTA ファミリークラスター領域における SF― 依存的なクロマチン構造変化
GSTA プロモーター領域と SF― 結合領域が 次元的に近接しているかを明らかにするために，Chromosomal Conformation Capture 法を用いて検討した．その結果，アデノウィルスを用いて SF― を導入した間葉系幹細胞（UE T― ）では，GSTA プロモーター領域が GSTA プロモーター領域に近接し転写制御していることが示された．

導が認められたが，HepG 細胞ではその影響は認められなかった．これらのことから，LRH― による ALASの発現誘導には組織特異性が示された［］．

また，私どもは転写共役因子 Peroxisome Proliferator-Activated Receptor-γ Coactivator― α（PGC― α）が卵巣において NR A ファミリーと相互作用して転写活性を増強することを明らかにしている［ ］．ALAS におい

ミリーの中で GSTA ― と A ― には β―HSD と同様， ―ても同様，PGC― αが NR A ファミリーを介して顕著にケト―Δ ―ステロイドから ―ケト―Δ ―ステロイドへのイソ発現誘導させることを明らかにした．一方，肝臓では卵メラーゼ活性を有していることが明らかとなった．これ

巣の場合とは異なり，そのプロモーター付近に結合したらのことから，GSTA ― と A ― が新たなステロイドホ

forkhead box protein O と nuclear respiratory factor―ルモン代謝酵素のメンバーであることが示された［が PGC― αと相互作用することで転写が促進されると］．

報告されている［ ］．このことから，肝臓と性腺・副．ALAS腎（特に卵巣）では PGC― αが ALAS の転写を調節す

ALAS は，ヘム生合成の律速酵素でユビキタスに発現る共通の因子だが，その調節メカニズムには組織特異性が認められる［ ］．しかしその発現は肝臓，副腎およが存在すると推察された［］．

び性腺で高い．多くのステロイドホルモン代謝酵素がシトクロム P．FDXR

ファミリーに属し活性部位にヘムをもつ

FDXR は ミ ト コ ン ド リ ア 内 で FDX と 協 調 し て，ことから，高発現の ALAS がステロイドホルモン産生に寄与していると考えられた．そこでステロイドホルモ

NADPH から Pン産生細胞における ALAS の転写調節メカニズムにつこれらは Pいて解析したところ，ALAS 転写開始点上流約 ．kb（−ド代謝酵素の活性に必須である．FDXR および FDX の．kb 領域）に SF― /Ad BP 結合領域が存在し，この領SF― /Ad BP による転写調節メカニズムについて検討し域を介して ALAS の転写が促進されることが明らかとたところ，FDXR はイントロンなった．また，副腎由来（HR および Y 細胞）および酵素へ電子を伝達する．そのため，

scc，Paldo，PBP 結合領域を介して［βなどのステロイに存在する SF― /Ad］
，FDX は転写開始点上流

ベースに SF― /Ad BP と cAMP responsive element

卵巣由来の細胞（KGN 細胞）を用いて ALAS の発現を検―討すると，SF― /Ad BP の過剰発現により ALAS の発現

binding protein が結合し，これらが協調して転写調節しが誘導され，そのノックダウンにより ALAS の発現はていることを明らかにした［ ］．一方，ミクロソーム抑制された．以上より，ユビキタスに発現している ALASの電子伝達を行う P

は，ステロイドホルモン産生細胞では SF― /Ad BP にゼ（POR）においても SF― /Ad BP によって発現誘導

よって正に転写制御されていることが示された［シトクロムオキシドレダクター］．

されることを明らかにしている［ ］．さらにヒト POR（LRH― ）は SF― /Ad BP

遺伝子変異において，ステロイドホルモン産生障害を呈と共に NR A ファミリーに属する転写因子で，これらすることが明らかになっており，その重要性が示されてLiver Receptor Homolog

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SF― /Ad BP による新たな転写調節メカニズム

C/EBP

SF-1 SF-1
SF-1

STAR gene

SF-1
SF-1

-3.0k

C/EBP
C/EBP

CYP11A1 gene

SF-1
AP1 AP1

C/EBP-2.0k

HSD3B2 gene

SF-1

C/EBP-1.6kC/EBP

SF-1SF-1 C/EBP
C/EBP

SF-1-4.0k
図SF― と C/EBP ファミリーによるプロゲステロン産生関連因子の遺伝子発現調節
ヒト，および遺伝子上流域における SF― と C/EBP ファミリー結合領域を示す．これらの遺伝子上流域には，SF― と C/EBP ファミリーの結合領域が近接して存在する．これらの中で，遺伝子上流− ．kb 付近では，C/EBP ファミリーは DNA へ結合せず SF― や AP と protein-protein interaction を介して転写制御に関与する．

いる［ ， ］
．このようにミクロソームおよびミトコン産生に必須な因子である STAR ，CYPA およびンドリア内における P

酵素への電子伝達系において

HSD B のすべてまたはその一部の遺伝子発現に影響も，SF― /Ad BP によって調節されていると推察された．

を及ぼしていると推察された．そこでこれらの遺伝子発現に対する影響を検討したところ，すべての遺伝子が C

核内 SF― /Ad BP 複合体構成タンパク質の同定/EBPβによって転写制御されていることが示された．
さらにこれらの遺伝子上流域に は SF― /Ad BP と C/

転写因子が標的遺伝子の転写を調節する際，さまざまEBPβの結合領域が近接して存在し，SF― /Ad BP と Cなタンパク質とともに複合体を形成することで作用を発/EBPβが協調することで転写調節していることが明ら）．以上より，C/EBPβ（および C/EBPα）揮する．そのため，転写因子複合体を構成するタンパクかとなった（図質を同定することは，その機能を理解するうえで重要では SF― /Ad BP（および LRH― ）とともに転写レベルあ る．
そこでアフィニティークロマトグラフィーとでプロゲステロン産生を調節する重要な転写因子である

MALDI-TOF MS/MS 解析より SF― 複合体構成因子の同ことが示された．

定を試みたところ， の SF― 複合体構成因子を同定した［ ］．その中には，転写関連因子以外にも DNA 修

おわりに復因子や RNA 結合タンパク質なども含まれていた．私どもはこれらのタンパク質の中から転写因子 CCAAT/

SF― /Ad BP は，ステロイド代謝酵素の転写調節因子

enhancer binding protein（C/EBPβ）に着目した．C/として発見されたが，多くの研究によりその機能は多岐

EBPβ（および C/EBPα）は，Preovulatory Follicle で LHにわたることが明らかになっている．本稿でも示すようサージによって誘導される転写因子で，これらの遺伝子に，ステロイドホルモン産生を間接的に支える因子も SF

改変マウスの解析より排卵および黄体形成に必須である― /Ad BP（および LRH― ）により転写制御を受け，効．しかしながら，そことが明らかになっている［ ― ］

率的にステロイドホルモン産生を調節している．またスの分子機構はほとんど明らかになっていない．そこで C

テロイドホルモン産生のみならず，SF― /Ad BP 発現細/EBPβの機能解析として，プロゲステロン産生に対す胞の維持や分化に重要であることが示唆されている．今る影響を検討した．KGN 細胞を用いて C/EBPβノック後，さらなる SF― /Ad BP の解析より，予想外の機能ダウンによるステロイドホルモン産生に対する影響を検や重要性が明らかになっていくと考えられる．

討したところ，cAMP 刺激時のプロゲステロン産生が顕著に減少した．このことから C/EBPβがプロゲステロ

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水谷哲也

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