課題番号：２６指３０１
研究課題名：２型糖尿病の創薬のための分子標的の同定に資する転写共役因子CITED2を中心とした代謝制御エピジェネティクスの解明
主任研究者名 ：松本道宏
分担研究者名 ：なし
キーワード ：２型糖尿病、創薬標的、治療、エピジェネティクス、CITED2、絶食応答、肝糖新生、遺伝子転写、肥満
研究成果：
我が国の糖尿病の患者数は 316 万人にも上り、その合併症の発症・進展を阻止するためには発症早期からの高血糖の是正が不可欠である。肥満によって起こる “インスリン抵抗性”により、肝臓ではブドウ糖の産生（糖新生）の増加が、筋肉ではブドウ糖取り込み障害が起こり、２型糖尿病の高血糖が惹起される。これらの代謝障害に対する治療薬は少なく、新規治療薬の開発が急務となっている。報告者らは、転写共役因子 CITED2 (CBP- and p300-interacting transactivator with glutamic acid–and aspartic acid-rich COOH-terminal domain 2)が肝糖新生に必須の分子であり、２型糖尿病マウス
モデルの肝臓における本分子の機能抑制により、糖新生が抑制され高血糖が改善することを見いだした（Nature Medicine. 18:612-617, 2012）。この課程で、1) CITED2 が骨格筋においても代謝調節に関与すること、2）CITED2 は、各種ヒストン修飾酵素の活性を調節し代謝系遺伝子の発現を制御する、
いわゆる代謝制御エピジェネティクス（Epigenetics: DNA の塩基配列の違いによらない遺伝子発現の多様性を生み出す仕組み）に関与すること、を示唆する知見を得た。そこで本研究では、① 骨格筋の代謝調節における CITED2 の役割の解明② CITED2 結合性ヒストン修飾酵素 GCN5 の肝臓における代謝制御エピジェネティクスの解明③ 肝臓における代謝制御エピジェネティクスを担う CITED2 制御性分子の同定と機能の解明
ならびに、これらの解析から得られた新規代謝関連分子の糖尿病創薬シーズとしての可能性の検証を目指した。以下に、研究成果の概要を研究計画のサブテーマごとに詳述する。
① 骨格筋の代謝調節における CITED2 の役割の解明
報告者らが作製した骨格筋特異的 CITED2 欠損マウス (mCITED2KO マウス)は、通常食飼育下で骨格筋において核内受容体 NR4A、C2Cd4a,b、Pck1 の発現亢進と Myh3, 7, Myl2, 3, 10 などのミオシン重鎖、軽鎖などの発現低下を認めた。これらの遺伝子発現の変化は培養筋管細胞における short
hairpin RNA を用いた CITED2 のノックダウンでも再現され、CITED2 欠損による 1 次的な変化と推察された。しかし、体重、血糖値、行動量・呼吸代謝や筋肉の量、質（筋線維のタイプなど）、運動
耐用能に対照と差を認めなかった。肥満・糖尿病の病態への筋肉の CITED2 の関与を想定し、高脂肪食飼育下で同様の解析を行うも特異な表現型を得られなかった。
② CITED2 結合性ヒストン修飾酵素 GCN5 の肝臓における代謝制御エピジェネティクスの解明
報告者らは以前、CITED2 の発現が肝臓においてグルカゴンによって誘導されること、本分子が転写共役因子 PGC-1α を活性化することにより絶食時の糖新生系酵素の発現を増強させること、その活性化機構として CITED2 が絶食時に GCN5 と複合体を形成することにより、GCN5 による PGC-1αのアセチル化が抑制され、活性化が起こること見いだした（Nature Medicine. 18:612-7, 2012）。このように GCN5 は PGC-1α のアセチル化酵素として糖新生系酵素の転写を負に制御する一方、HAT
活性を有する転写コアクチベータ−として遺伝子転写を活性化することも知られていた。そこで絶食時に CITED2 と複合体を形成する GCN5 が HAT として糖新生系酵素の転写に関与することを想定し解析を行った。

GCN5 のノックダウンにより初代培養肝細胞では cAMP による糖新生系酵素の発現誘導は低下し、糖産生が抑制された。マウスの肝臓におけるノックダウンでも、絶食時の糖新生系酵素の発現低下による血糖値の低下を認めた。これらの結果から、GCN5 は糖新生系酵素の発現誘導における負の制御因子というよりは、むしろ必須の分子であると考えられた。また GCN5 は肝細胞において CITED2 と共に強発現させると、cAMP による糖新生系酵素の発現誘導を増強し、本作用にはアセチル基転移酵
素活性が必要であった。また ChIP–qPCR (クロマチン免疫沈降–定量的 PCR)法による検討から、GCN5
は糖新生系酵素遺伝子プロモーターにおいてヒストンアセチル化酵素(HAT)として機能していることが明らかとなった。以上の結果より、GCN5 は糖新生系酵素遺伝子の発現誘導に必須の HAT であり、本機能のためには cAMP と CITED2 が必要であることが明らかとなった。これまでの知見と合わせ、GCN5 には摂食時に PGC-1α をアセチル化し糖新生を抑制する機能と、絶食時に cAMP/CITED2 依存的にヒストンをアセチル化し糖新生を誘導する機能とがあることが示唆された。
そこでこの相反する２つの機能が、cAMP/CITED2 の存在下で GCN5 が基質を PGC-1α からヒストン H3 にスイッチすることを想定し、CITED2–GCN5 複合体に着目した解析を行った。その結果、
GCN5 は絶食時に CITED2、PKA と共に 3 者複合体（モジュール）を形成すること、本モジュール内で cAMP により活性化された PKA により GCN5 の 275 番目のセリン残基 (Ser275)がリン酸化を受けること、本リン酸化により GCN5 がその基質を PGC-1α からヒストン H3 にスイッチすることを見いだした。この結果、PGC-1α の脱アセチル化による活性化が起こり HNF-4α や FoxO1 が活性化されると共に、ヒストン H3K9 のアセチル化が起こる。GCN5 によるヒストン H3K9 のアセチル化は、CBPによるヒストン H3K27 のアセチル化 18)やヒストン H3K4 のトリメチル化と並んで転写活性化と相関
し active histone mark と呼ばれている。筆者らの ChIP–qPCR 法による検討より、糖新生系酵素のプ
ロモーターにおいて cAMP 刺激により、GCN5・CBP のリクルートとヒストン H3K9・H3K27 のアセチル化ならびに H3K4 のトリメチル化が起こることが示された。GCN5 のリクルートを阻害するとこれらの変化がすべて障害されることから、GCN5 は糖新生系酵素遺伝子プロモーターにおいて転写活性化に必要な一連のエピゲノム修飾を起こすために必須の HAT であると考えられる。
絶食時に形成される GCN5–CITED2–PKA モジュールにおける cAMP 依存的な GCN5 の基質のスイッチ機構により、GCN5 が肝糖新生系酵素の発現を絶食時に促進し、摂食時に抑制することが可能になる。加えて本機構により、グルカゴン-cAMP シグナル応答性のエピジェネティックな変化とコア
クチベータの活性化による転写複合体形成との統合も可能となる。肥満・糖尿病モデル動物の肝臓では GCN5 タンパクの発現のみならず、Ser275 のリン酸化も亢進していた。本モデルの肝臓で CITED2をノックダウンし GCN5-CITED2-PKA モジュールの形成を阻害すると、GCN5 のノックダウンと同様の糖新生系酵素の発現抑制より高血糖が著明に改善した。これらの知見は、GCN5-CITED2-PKA モ
ジュールが糖尿病創薬の治療標的となることを示唆する。
本成果は論文化し投稿中である。また糖尿病創薬標的としての GCN5 については特許出願を、新たに同定したモジュールや分子間相互作用についても、創薬シーズとしての導出を検討中である。なお
本研究の要旨は次の国内・国際学会等で報告した。
第 51 回 日本臨床分子医学会学術集会、第 87 回 日本内分泌学会学術総会、第 57 回日本糖尿病学会年次学術集会、第 14 回日本蛋白質科学学会年会、9th Metabolic Syndrome, Type 2 Diabetes andAtherosclerosis Congress (MSDA)、自然科学研究機構

生理学研究所研究会、第 29 回日本糖尿病合併症学会、第 37 回日本分子生物学会、第 26 回分子糖尿病学シンポジウム、第 29 回日本糖尿病・肥満
動物学会年次学術集会、第 52 回日本臨床分子医学会学術集会、第 88 回日本内分泌学会学術総会、第58 回日本糖尿病学会年次学術集会、The 8th Asia-Oceania Conference on obesity、The 46th NIPS
International Symposium③ 肝臓における代謝制御エピジェネティクスを担う CITED2 制御性分子の同定と機能解析
核内において CITED2 と相互作用する分子ならびに CITED2 により発現が制御される分子の網羅的探索を行い、前者として Retinoblastoma 蛋白 (pRb)を、後者としてリジンメチル化酵素領域である
SET domain を有する SetU と、
α-ケトグルタル酸と Fe2+依存性のジオキシゲナーゼ DioxY を同定し、機能解析を行った。
肝細胞ならびにマウスにおける検討から、SetU は絶食時にグルカゴン–cAMP シグナルにより発現が誘導され、肝糖新生系酵素や脂肪酸酸化関連分子などの絶食応答遺伝子の発現誘導に必須の分子であること、in vitro で自身に対するメチル化活性を有することを明らかにした。加えて SetU が PKA
によるリン酸化を受け、絶食応答で中心的な役割を果たすサーチュインファミリーの脱アセチル化酵
素 X と相互作用し活性化することも見いだした。興味深いことに X の活性化は、メチル化酵素活性を欠損した変異 SetU で強く認められた。これらの結果より、SetU は PKA によるリン酸を受けると不活性型となり、脱アセチル化酵素 X を活性化することが示唆された。本研究により SetU が絶食応答性の新規メチル化酵素であり、遺伝子転写を介した絶食応答の制御分子であることが示された。また
サーチュインの活性化分子でもあり、SetU は代謝のみならず、サーチュインが制御する寿命・記憶・神経変性疾患・炎症性疾患等の病態・治療への関与が想定される。
CITED2 の相互作用分子として同定した pRb は、細胞周期回転を静止させ細胞増殖を抑制する癌抑制遺伝子産物として知られていた。各種サイクリンやサイクリン依存性キナーゼも CITED2 結合タン
パクであったことと合わせて、CITED2-pRb 複合体が細胞増殖・分化を制御することが想定された。
そこで、CITED2 と本分子との相互作用が脂肪細胞分化や肥満の進展に果たす役割の解析を行った。
前駆脂肪細胞から成熟脂肪細胞への分化系である 3T3-L1 細胞における CITED2 の機能欠損実験から、
CITED2 は分化誘導後の前駆脂肪細胞の一過性増殖と分化に必須の分子であることが示唆された。そのメカニズムとして、CITED2 がサイクリン−サイクリン依存性キナーゼによる pRb のリン酸化・不活化を仲介し、前駆脂肪細胞の増殖、ならびに成熟脂肪細胞へ分化の master regulator である PPARγの発現を誘導することも明らかとなった（投稿準備中）。本研究の要旨は次の国内・国際学会等で報告した。9th Metabolic Syndrome, Type 2 Diabetes and Atherosclerosis Congress (MSDA)（Poster
Award 受賞）、第 35 回日本肥満学会、第 29 回日本糖尿病・肥満動物学会年次学術集会、International
Symposium for the Study of Obesity、第 58 回日本糖尿病学会年次学術集会、The 8th Asia-Oceania
Conference on obesity、The 46th NIPS International Symposium。
DioxY はグルカゴン–cAMP シグナルにより発現が誘導され、肝細胞における機能欠損実験より絶食
応答遺伝子群の発現制御・インスリン情報伝達障害・炎症関連遺伝子の発現抑制に必須の分子である
ことが示唆された。

受賞
本研究を含めたこれまでに NCGM で行った研究が高い評価をいただき、
酒井 真志人（室長）が第 26 回分子糖尿病学シンポジウム・研究奨励賞(平成 26 年 12 月 6 日)
松本 道宏（部長）が第 18 回日本臨床分子医学会学会賞(平成 27 年 4 月 11 日)を受賞しました。国際医療研究開発費により私共の研究を支援いただきましたことを、心より感謝申し上げます。

Subject No.：26S301
Title：Elucidation of CITED2-related epigenetics in the regulation of metabolism to identify
molecular targets for development of anti-diabetic drugs
Researchers：Michihiro Matsumoto
Key word：type 2 diabetes, drug target, epigenetics, CITED2, fasting response, gluconeogenesis,
gene transcription, obesity
Abstract：
The number of diabetic patients and potential patients has reached almost 3.16 million in Japan.
The improvement of glycemic control in the early stage of diabetes is critical to prevent suchpatients from diabetic complications. Although unrestrained hepatic gluconeogenesis due toobesity-induced insulin resistance is a major cause of diabetic hyperglycemia, remedies for thispathological state are still not satisfactory, and thus there is an urgent need to develop this class ofdrugs.
We have previously shown that transcriptional coregulator CITED2 (CBP- and p300-interacting
transactivator with glutamic acid- and aspartic acid-rich COOH-terminal domain 2) is a criticalinducer of hepatic gluconeogenesis through the activation of PGC-α (peroxisome
proliferator-activated receptor γ coactivator–1α) (Nature Medicine 18: 612-617, 2012). We haverevealed that CITED2 activates PGC-1α-dependent gluconeogenic gene induction via suppressionof acetylation-mediated inactivation of PGC-1α by acetyltransferase GCN5 (general control
non-repressed protein 5). As CITED2 deletion in the liver of diabetic animals ameliorates
hyperglycemia, manipulation of CITED2-related regulation of metabolic gene transcription mightprovide therapeutic strategies for metabolic disorders such as type 2 diabetes. Our preliminary
findings suggest the following possibilities: (1) CITED2 regulates skeletal muscle metabolism; (2)CITED2 is involved in the epigenetic regulation of metabolic gene transcription through themodulation of various histone modifying enzyme activities. In this research project, we aimed toinvestigate the following CITED2-related issues:① Elucidation of the role of CITED2 in skeletal muscle metabolism② Elucidation of the role of CITED2-associated acetyltransferase GCN5 in the epigenetic
regulation of hepatic metabolism③ Identification and functional analysis of novel CITED2-regulated molecules that epigeneticallyregulate metabolism in the liver
We also sought to verify whether the metabolic regulators newly identified through thisinvestigation have potential as drug discovery seeds. The results of this project are summarized
below.
① Elucidation of the role of CITED2 in skeletal muscle metabolism

Researchers には、分担研究者を記載する。

To investigate the role of CITED2 in the regulation of skeletal muscle metabolism, we generated
and analyzed skeletal muscle-specific CITED2 knockout (mCITED2KO) mice. In CITED2-depleted
skeletal muscle compared with that of control mice, expression levels of NR4A, C2Cd4a,b, andPck1 were upregulated, while expression levels of various myosin chains (Myh3/7, Myl2/3/10) were
downregulated. These changes were also observed in C2C12 myotubes depleted of CITED2 by
short hairpin RNA, suggesting that the changes in gene expression are primary effects of CITED2
depletion. We also carried out phenotypic analysis of mCITED2KO mice fed a chow or high-fat diet.
However, we could not observe any differences between mCITED2KO and control mice inmetabolic parameters such as body weight, blood glucose and plasma insulin levels, respiratory
metabolism, muscle volume and fiber types, and exercise tolerance.
② Elucidation of the role of CITED2-associated acetyltransferase GCN5 in the epigenetic
regulation of hepatic metabolism
Hepatic gluconeogenesis is induced by pancreatic glucagon during fasting to maintain glucose
homeostasis, a process whose dysregulation in diabetes results in fasting hyperglycemia.
Gluconeogenic gene induction via the cAMP–PKA (protein kinase A) pathway requires epigenetic
changes and assembly of transcriptional machinery at the corresponding promoters. Althoughvarious components of this machinery have been identified, how glucagon triggers epigenetic
changes has remained unclear. The histone acetyltransferase (HAT) GCN5 acetylates PGC-1α andthereby suppresses its transcriptional coactivator activity. We have previously shown thetranscriptional coregulator CITED2, which is induced by glucagon, binds to and suppresses thisfunction of GCN5 and thereby activates PGC-1α (Nature Medicine 18: 612-617, 2012). The preciserole of GCN5 in the regulation of gluconeogenesis has remained unknown, however.
In this study we show that GCN5 functions as a PKA-regulated acetyltransferase that integrates
epigenomic modification and transcriptional coactivation to control gluconeogenesis. The
abundance of GCN5 was found to be increased in the liver of diabetic animal models and in
cAMP-treated hepatocytes. Depletion of hepatic GCN5 attenuated, whereas its coexpression with
CITED2 increased, cAMP-induced gluconeogenic gene expression and glycemia. GCN5
recruitment to gluconeogenic gene promoters was induced by cAMP-PKA signaling, and its
inhibition attenuated epigenetic changes associated with active gene transcription. In response tocAMP accumulation, PKA phosphorylates GCN5 at serine-275, thereby increasing its HAT
activity and attenuating its PGC-1α acetyltransferase activity. This substrate switch
concomitantly promotes both epigenetic changes associated with transcriptional activation as wellas PGC-1α–mediated coactivation, thereby triggering the gluconeogenic program. Our results
have thus revealed the GCN5-CITED2-PKA module and an associated GCN5 substrate switch asa key driver of a hormone-regulated pathway that integrates epigenetic changes andtranscriptional coactivation for efficient metabolic gene induction. Disruption of this module
suppresses gluconeogenesis in diabetic mice and is therefore a potential strategy for the treatmentof type 2 diabetes.

Researchers には、分担研究者を記載する。

③ Identification and functional analyses of novel CITED2-regulated molecules to epigeneticallyregulate metabolism in the liver
Our preliminary data suggest that in the liver, CITED2 promotes not only gluconeogenesis, butalso other fasting responses such as fatty acid oxidation, amino acid catabolism, andsteroidogenesis via transcriptional activation of enzymes involved in this pathway in a
GCN5-dependent manner. We hypothesized that CITED2-related molecules might include novel
metabolic regulators related to the fasting response. We comprehensively explored proteins thatassociate with or are transcriptionally regulated by CITED2, and identified retinoblastoma
protein (pRb) as a former candidate, and SET domain-containing protein (SetU) andα-ketoglutarate/Fe2+-dependent dioxygenase (DioxY) as latter candidates, and carried out
functional analyses of these proteins.
SetU mRNA expression was induced by the glucagon-cAMP-PKA axis in a CITED2-dependent
manner in primary hepatocytes and increased during fasting in the mouse liver. Depletion of SetU
suppressed while its overexpression promoted fasting response gene expression in the hepatocytes.
These data suggest that SetU is a critical regulator in the fasting response. Our analyses also
revealed that SetU has methyltransferase activity in vitro, was phosphorylated by PKA, andinteracted with and activated NAD+-dependent deacetylase X, a member of the sirtuin family,
named Sirtuin X. These findings suggest that SetU is a novel fasting-inducible methyltransferasethat regulates fasting response gene expression via activation of Sirtuin X. SetU as well as Sirtuin
X might play pleiotropic roles in the regulation of longevity and memory, and pathogenesis of
metabolic diseases.
Our CITED2 depletion experiments in preadipocytes revealed that CITED2 is essential for
preadipocyte proliferation and subsequent differentiation into mature adipocytes. The mechanistic
analyses suggested that CITED2 interacted with pRb, cyclin, and CDK (cyclin-dependent kinase),and enhanced the phosphorylation of pRb by the cyclin-CDK complex, resulting in pRb
inactivation and promotion of preadipocyte proliferation and subsequent differentiation. We also
investigated the effect of CITED2 loss-of-function in adipose tissue expansion in obesity by using
mice that were heterozygous for a null allele of the CITED2 gene and were fed on a high-fat diet
(hetKO mice). The adipose tissue from hetKO mice exhibited a decrease in preadipocyte number
along with a reduced expression of genes involved in cell cycle progression. Thus, the hetKO mice
were protected from diet-induced obesity. Thus, we concluded that CITED2 loss-of-function
impairs adipogenesis by inhibiting preadipocyte proliferation in vitro and in vivo, suggesting that
CITED2 contributes to diet-induced adipose tissue expansion.
DioxY was also induced by the glucagon-cAMP-PKA axis in fasting liver. DioxY depletion in
hepatocytes exhibited suppression of gluconeogenic gene expression and insulin signaling, andincreased inflammatory gene expression. This dioxygenase may integrate glucose metabolism,
insulin sensitivity, and the anti-inflammatory response. The detailed mechanism of Diox Y’s
function is currently under investigation.

Researchers には、分担研究者を記載する。

26指301 事後研究報告要旨 （1）	2型糖尿病の創薬のための分子標的の同定に資する転写共役因子
CITED2を中心とした代謝制御エピジェネティクスの解明	
報告者らは平成２３年度まで国際医療研究開発費（21指116）による助成を受け、転写共役因子CITED2がグル
カゴンによる肝糖産生誘導に必須の分子であること、モデル動物における検討から２型糖尿病の高血糖に本分子の発現増加が病因的役割を果たしていることを見いだした（Nature Medicine. 18:612-7, 2012）。 本先行研究の中でCITED2が、肝臓においてヒストン修飾酵素GCN5の機能調節を介して糖代謝をエピジェネティックに制御している可能性、ならびに肝臓以外の臓器においても代謝調節に重要な役割を果たす可能性が示唆された。
CITED2を制御する、あるいはCITED2によって制御される分子の同定は、代謝調節臓器におけるCITED2の機能の全容解明とともに、新規糖尿病治療薬の開発のための分子標的の同定に繋がるものと考えられた。
そこで本研究では、
1. 骨格筋の代謝調節におけるCITED2の役割の解明
2. CITED2結合性ヒストン修飾酵素GCN5の肝臓における代謝制御エピジェネティクスの解明
3. 肝臓における代謝制御エピジェネティクスを担うCITED2制御性分子の同定と機能の解明
をサブテーマに解析を進め、得られた新規代謝関連分子の糖尿病創薬シーズとしての可能性の検証を目指した。
以下にサブテーマごとに研究結果を報告する。

1. 骨格筋の代謝調節におけるCITED2の役割の解明
ー骨格筋特異的CITED2欠損マウスを用いてーCre-loxPシステムを用いて骨格筋特異的CITED2欠損マウスを作製し、通常食ならびに高脂肪食飼育下で代謝表現
型解析を行った。骨格筋における遺伝子発現解析では、NR4As、Pck1、各種ミオシンなどの発現の変化を認めたが、週齢の進行とともに差が消失した。体重、血糖値、行動量・呼吸代謝や筋肉の量、質（筋線維のタイプなど）、運動耐用能に対照と差を認めなかった。トレーニング（有酸素運動や無酸素運動）による骨格筋の量や質の変化に対しても、
CITED2の欠損は影響を与えなかった。現在、構築した筋萎縮の誘導・評価系を用いてCITED2の欠損による影響を検証中である。
1	

26指301 事後研究報告要旨 （2）	2. CITED2結合性ヒストン修飾酵素GCN5の肝臓における代謝制御エピジェネティクスの解明
アセチル化酵素GCN5はグルカゴンによって活性化され、絶食時の肝臓からの糖新生に不可欠であること、本活性化にはGCN5-CITED2-PKAで構成される機能モジュールとGCN5の基質指向性の変化が重要であること、今回同定した糖新生制御分子・調節機構は糖尿病の治療標的となることを明らかにした。本研究成果は論文化し、現在
in revisionである。また糖尿病創薬標的としてのGCN5については特許出願を、新たに同定したモジュールや分子間相互作用についても、創薬シーズとしての導出を検討中である。

GCN5–CITED2–PKAモジュールによる糖新生系酵素の転写制御
摂食時にはCITED2の発現は減少し、CITED2とGCN5の相互作用はインスリンによって抑制されている。GCN5はPGC-1αに結合してアセチル化し、PGC-1αのコアクチベーター活性を抑制する。絶食時にはグルカゴン/cAMPによって、GCN5-CITED2-PKAモジュール内のPKAが活性化してGCN5をリン酸化する。GCN5はリン酸化を受けるとPGC-1αへのアセチル化活性は抑制され、HAT活性が増強する。PGC-αのコア
クチベーター活性の増加と、遺伝子転写の活性化に必要なヒストン修飾の増加が協調的に糖新生系酵素遺伝子の発現を誘導する。2型糖尿病ではGCN5 Ser275のリン酸化の増加が、肝糖新生の亢進の一因となっている。(R：PKA 調節サブユニット、 C：触媒サブユニット)2	

26指301 事後研究報告要旨 （3）	3. 肝臓における代謝制御エピジェネティクスを担う
CITED2制御性分子の同定と機能の解明（１）	
核内においてCITED2と相互作用する分子ならびにCITED2により発現が制御される分子の網羅的探索を行い、前者としてRetinoblastoma蛋白 (pRb)を、後者としてリジンメチル化酵素領域であるSET domainを有するSetUと、α-ケトグルタル酸とFe2+依存性のジオキシゲナーゼDioxYを同定し、機能解析を行った。 以下に各分子ごとに研究結果を報告する。	

3-1. CITED2–pRb相互作用を介した脂肪組織量の制御機構の解明
CITED2の相互作用分子として同定したpRbは、細胞周期回転を静止させ細胞増殖を抑制する癌抑制遺伝子産物として知られていた。各種サイクリンやサイクリン依存性キナーゼもCITED2結合タンパクであったことと合わせて、CITED2-pRb複合体が細胞増殖・分化を制御することが想定された。そこで、CITED2と本分子との相互作用が脂肪細胞分化や肥満の進展に果たす役割の解析を行った。前駆脂肪細胞から成熟脂肪細胞への分化系である3T3-L1細胞におけるCITED2の機能欠損実験から、CITED2は分化誘導後の前駆脂肪細胞の一過性増殖と分化に必須の分子であることが示唆された。そのメカニズムとして、CITED2がサイクリン−サ
イクリン依存性キナーゼによるpRbのリン酸化・不活化を仲介し、前駆脂肪細胞の増殖、ならびに成熟脂肪細胞へ分化のmaster regulatorであるPPARγの発現を誘導することも明らかとなった。 (Manuscript in
preparation)3	

26指301 事後研究報告要旨 （4）	3. 肝臓における代謝制御エピジェネティクスを担う
CITED2制御性分子の同定と機能の解明（２）	
3-2. 代謝調節における肝臓のSetUの役割の解明
肝細胞ならびにマウスにおける検討から、本分子の発現はCITED2の強発現により促進され、ノックダウンにより抑制されたことから、CITED2の標的分子と考えられた。肝糖新生系酵素や脂肪酸酸化関連分子などの絶食応答遺伝子の発現誘導に必須の分子であること、in vitroで自身に対するメチル化活性を有することを明らかにした。加えてSetUがPKAによるリン酸化を受け、絶食応答で中心的な役割を果たすサーチュインファミ
リーの脱アセチル化酵素Xと相互作用し活性化することも見いだした。興味深いことにXの活性化は、メチル化
酵素活性を欠損した変異SetUで強く認められた。これらの結果より、SetUはPKAによるリン酸を受けると不活性型となり、脱アセチル化酵素Xを活性化することが示唆された。本研究によりSetUが絶食応答性の新規メチル化酵素であり、遺伝子転写を介した絶食応答の制御分子であることが示された。またサーチュインの活性化分子でもあり、SetUは代謝疾患のみならず、サーチュインが制御する寿命・記憶・神経変性・炎症等の病態・治療への関与が想定される。 (Manuscript in preparation)
3-3. 代謝調節における肝臓のDioxYの役割の解明
CITED2とグルカゴンによって遺伝子転写が誘導される分子としてα-ケトグルタル酸とFe2+依存性のジオキシゲナーゼY (DioxY)を同定した。本分子は、肝細胞における機能欠損により、絶食応答遺伝子群の発現抑制・インスリン情報伝達障害・炎症関連遺伝子の発現亢進が起こることを見出だした。肝臓特異的DioxYマウスの
代謝表現型解析では、予備的データではあるが食餌性の非アルコール性脂肪肝炎が対照に比べて強く誘導された。本分子はNASHの病態の発症・進展の抑制に寄与する可能性があり、現在更に詳細な解析を進めている。

4	

研究発表及び特許取得報告について

課題番号：２６指３０１

研究課題名：２型糖尿病の創薬のための分子標的の同定に資する転写共役因子CITED2を中心とした代謝制御エピジェネティクスの解主任研究者名：松本道宏
論文発表
論文タイトル著者

掲載誌

Kimura K,
Tanida M,
Nagata N,
Inaba Y,
Watanabe H,
Nagashimada M,
Central Insulin Action Activates Kupffer
Ota T, Asahara
Cells by Suppressing Hepatic Vagal
S, Kido Y,
Cell Rep.
Activation via the Nicotinic Alpha 7
Matsumoto M,
Acetylcholine Receptor.
Toshinai K,
Nakazato M,
Shibamoto T,
Kaneko S,
Kasuga M,
Inoue H.
Kobayashi K,
Tanaka T,
Okada S,
Morimoto Y,
Matsumura S,
Manio MC,
Hepatocyte β-Klotho regulates lipid
Inoue K,FASEB J.
homeostasis but not body weight in mice.
Kimura K, Yagi
T, Saito Y,
Fushiki T,
Inoue H,
Matsumoto M,
Nabeshima Y.

掲載号

年

14(10):2362-74

2016

30(2):849-62

2016

Asahara SI,
Etoh H, Inoue
H, Teruyama K,
Shibutani Y,
Ihara Y,
Kawada Y,
Bartolome A,
Hashimoto N,
Matsuda T,
KoyanagiKimura M,
Paternal allelic mutation at the Kcnq1
Kanno A,
Proc Natl Acad Sci
locus reduces pancreatic β-cell mass by
112(27):8332-7 2015
Hirota Y,
U S A.
epigenetic modification of Cdkn1c.
Hosooka T,
Nagashima K,
Nishimura W,
Inoue H,
Matsumoto M,
Higgins MJ,
Yasuda K,
Inagaki N,
Seino S,
Kasuga M, Kido
Y.
Cook JR,
Matsumoto M,
A Mutant Allele Encoding DNA-BindingBanks AS,
Deficient Foxo1 Differentially Regulates
Kitamura T,
Hepatic Glucose and Lipid Metabolism.
Tsuchiya K,
Accili D.

Diabetes.

64(6):1951-65

2015

研究発表及び特許取得報告について

Gadd34 regulates liver regeneration in
hepatic steatosis.

Inaba Y,
Furutani T,
Kimura K,
Watanabe H,
Haga S, Kido
Y, Matsumoto
M, Yamamoto Y, Hepatology.
Harada K,
Kaneko S,
Oyadomari S,
Ozaki M,
Kasuga M,
Inoue H.

61(4):1343-56

2015

学会発表
タイトル

発表者

学会名

場所

年月

八木孝，酒井真志人，辻村–早川知子，矢野宏
脂肪肝合併2型糖尿病の病態における肝臓の第27回分子糖尿病学行，満島勝,
脂肪酸合成酵素の役割の解明
シンポジウム長島洋二，南史郎，春日雅人，松本道宏

東京

2015年12月

第38回日本分子生物
GCN5-CITED2-PKAモジュールを介した肝糖新 松本道宏，酒井 学会年会・第88回日
生制御メカニズム
真志人
本生化学会大会合同大会ワークショップ神戸

2015年12月

第２回肝臓と糖尿松本道宏，酒井病・代謝研究会シン
真志人，八木孝
ポジウム

下関

2015年5月

第52回日本臨床分子医学会学術集会（学会賞受賞講演）京都

2015年4月

酒井真志人，辻村–早川知子，山地大介，八木CITED2-GCN5 複合体による肝糖新生調節機構
第26回分子糖尿病学
孝, 満島勝,の解明
シンポジウム矢野宏行, 春日雅人，松本道宏高知2014年12月

ヒストンアセチル化酵素GCN5はCITED2依存的松本道宏，酒井 第37回日本分子生物に基質指向性を変化させ肝臓の糖新生を制御
真志人
学会ワークショップする

東京

2014年11月

酒井真志人，辻村–早川知子，
第29回日本糖尿病合ヒストンアセチル化酵素GCN5による肝臓の糖 山地大介，八木併症学会ワーク
新生調節機構の解明
孝，矢野宏行，ショップ
満島勝，春日雅人，松本道宏東京

2014年10月

八木孝，酒井真志人，内田亨，
辻村–早川知
肝臓特異的な脂肪酸合成酵素の欠損はob/ob
第29回日本糖尿病合子，山地大介，マウスの脂肪肝と耐糖能を改善するが随時高併症学会ワーク
矢野宏行，満島
血糖を惹起する
ショップ
勝，長嶋洋治，
南史郎，春日雅人，松本道宏東京

2014年10月

松本道宏，酒井 第14回日本蛋白質科
CITED2-GCN5複合体による肝糖新生調節機構 真志人，春日雅 学会年会ワーク
人
ショップ

横浜

2014年6月

肝臓における糖代謝調節の分子機構

肝臓における代謝調節作用とその障害の分子機構の解明−新規糖尿病治療薬の開発を目指 松本道宏
して−研究発表及び特許取得報告について

酒井真志人，春 第87回日本内分泌学
CITED2-GCN5複合体による肝糖新生調節機構
日雅人，松本道 会学術総会若手研究の解明
宏者シンポジウム

福岡

2014年4月

肝臓における代謝調節の分子メカニズムの解松本道宏
明－糖尿病・NAFLDの治療をめざして－

Treatment Strategy
of Diabetes in
Chiba

千葉

2016年2月

肝臓における新たな糖代謝調節メカニズム

松本道宏

新学術創成研究機構
セミナー

金沢

2016年1月

肝臓における代謝調節とその破綻の分子機構
松本道宏－肝糖新生亢進と脂肪肝を中心に－

The 14th Meetingof Cardiovascular
Research
Conference,東京

2015年11月

新学術領域研究 平
絶食応答性エピゲノム修飾酵素による代謝調 松本道宏，酒井成27年転写代謝シス
節機構の解明
真志人
テム班会議

熊本

2015年6月

CITED2-GCN5複合体を介して糖新生制御機構
松本道宏
の解明

自然科学研究機構
生理学研究所研究会

岡崎
（名古屋）

2014年9月

2型糖尿病の肝代謝障害の分子機構〜脂肪肝
松本道宏と糖新生亢進を中心に〜

4th Annual
Diabetes
Conferences forClinicians by
Clinicians (DCCC)

東京

2014年7月

八木孝，酒井真
過栄養による脂肪肝・糖尿病における肝臓の 志人，辻村-早第１回肝臓と糖尿de novo lipogenesis亢進の病態生理学的意 川知子，山地大病・代謝研究会
義の検討介，春日雅人，松本道宏

東京

2014年7月

インスリン抵抗性による肝代謝障害の分子機松本道宏
構–肝糖新生と脂肪肝を中心に–

The 9thAtherosclerosis &Cardiovascular
Research
Conference

東京

2014年5月

満島勝，酒井真志人，辻村-早川知子，八木CITED2結合性キナーゼDyrk1による肝糖新生 孝，矢野宏行，制御機構の解析
長沼孝雄，飯田智，高峰英，春日雅人，松本道宏

第30回日本糖尿病・肥満動物学会年次学術集会（若手研究奨
励賞審査）

大宮

2016年3月

松本 道宏，酒井真志人，満島勝，辻村-早川
第30回日本糖尿病・
代謝シグナル応答性メチル化酵素の同定と機 知子，八木孝，
肥満動物学会年次学
能解析
矢野宏行，長沼術集会孝雄，飯田智，高峰英，春日雅人

大宮

2016年3月

八木孝，酒井真志人，辻村早川 知子，満
肝臓特異的な脂肪酸合成酵素の欠損は食餌誘 島勝，矢野宏
第30回日本糖尿病・
導性非アルコール性脂肪肝炎の進展を抑制す 行，飯田智，長 肥満動物学会年次学る
沼孝雄，高峰術集会英，長嶋洋治，
南史朗，春日雅人，松本道宏大宮

2016年3月

研究発表及び特許取得報告について

八木孝，酒井真志人，辻村-早川知子，満島肝臓特異的な脂肪酸合成酵素の欠損は食餌誘
勝，矢野宏行， 第19回日本病態栄養導性非アルコール性脂肪肝炎の進展を抑制す
飯田智，長沼孝 学会年次学術集会
る雄，高峰英，南史朗，春日雅人，松本道宏横浜

2016年1月

酒井真志人，辻村-早川知子，CITED2-GCN5複合体による肝糖新生調節機構 山地大介，八木 第58回日本糖尿病学の解明
孝，満島勝，矢 会年次学術集会
野宏行，春日雅人，松本道宏下関

2015年5月

松本道宏，早川
-辻村知子，酒転写調節分子CITED2は癌抑制遺伝子産物Rbの 井真志人，山地第58回日本糖尿病学
不活化を介して前駆脂肪細胞の増殖を誘導し 大介，八木孝，
会年次学術集会
脂肪細胞分化を促進する
矢野宏行，満島勝，南史朗，春日雅人

下関

2015年5月

八木孝，酒井真志人，辻村-早川知子，山地大
肝臓特異的な脂肪酸合成酵素の欠損はob/ob介，矢野宏行， 第58回日本糖尿病学
マウスの脂肪肝と耐糖能を改善するが随時高
満島勝，内田会年次学術集会
血糖を惹起する
亨，長嶋洋治，
南史朗，春日雅人，松本道宏下関

2015年5月

酒井真志人，辻村-早川知子，CITED2-GCN5複合体による肝糖新生調節機構 山地大介，八木 第88回日本内分泌学の解明
孝，満島勝，矢 会学術総会
野宏行，春日雅人，松本道宏東京

2015年4月

八木孝，酒井真志人，辻村-早川知子，山地大
肝臓特異的な脂肪酸合成酵素の欠損はob/ob介，矢野宏行，
マウスの脂肪肝と耐糖能を改善するが随時高
満島勝，内田血糖を惹起する
亨，長嶋洋治，
南史朗，春日雅人，松本道宏

第88回日本内分泌学会学術総会（若手研究奨励賞（YIA）審
査口演）

東京

2015年4月

八木孝，酒井真志人，内田亨，
辻村-早川知
肝臓特異的な脂肪酸合成酵素の欠損はob/ob
子，山地大介， 第52回日本臨床分子
マウスの脂肪肝と耐糖能を改善するが随時高矢野宏行，満島 医学会学術集会
血糖を惹起する
勝，長嶋洋治，
南史朗，春日雅人，松本道宏京都

2015年4月

酒井真志人，辻村-早川知子，CITED2-GCN5複合体による肝糖新生制御機構 山地大介，八木 第52回日本臨床分子の解明
孝，満島勝，矢 医学会学術集会
野宏行，春日雅人，松本道宏京都

2015年4月

研究発表及び特許取得報告について

八木孝，酒井真志人，辻村–早川知子，山地大
肝臓特異的な脂肪酸合成酵素の欠損はob/ob 介，矢野宏行，
マウスの脂肪肝と耐糖能を改善するが随時高 満島勝，内田
血糖を惹起する亨, 長嶋洋治，南史郎，春日雅人，松本道宏

第29回日本糖尿病・肥満動物学会年次学術集会（若手研究奨
励賞審査）

京都

2015年2月

酒井真志人，辻村–早川知子，山地大介，八木 ：第29回日本糖尿CITED2-GCN5 複合体による肝糖新生調節機構
孝, 満島勝,病・肥満動物学会年の解明
矢野宏行, 春 次学術集会
日雅人，松本道宏京都

2015年2月

辻村–早川知子，酒井真志
転写調節分子CITED2は癌抑制遺伝子産物Rbの 人, 山地大介, 第29回日本糖尿病・
不活化による前駆脂肪細胞の増殖を誘導し脂 八木孝, 矢野 肥満動物学会年次学
肪細胞分化を促進する
宏行, 満島勝, 術集会
春日雅人, 松本道宏

京都

2015年2月

八木孝，酒井真志人，内田亨，
辻村–早川知
肝臓特異的な脂肪酸合成酵素の欠損はob/ob
子，山地大介， 第18回日本病態栄養
マウスの脂肪肝と耐糖能を改善するが随時高矢野宏行，満島 年次学術集会
血糖を惹起する
勝，長嶋洋治，
南史郎，春日雅人，松本道宏京都

2015年1月

八木孝，酒井真志人，内田亨，
辻村–早川知
肝臓特異的な脂肪酸合成酵素の欠損はob/ob
第35回日本肥満学会
子，山地大介，マウスの脂肪肝と耐糖能を改善するが随時高（YIAプレゼンテー
矢野宏行，満島
血糖を惹起するション）
勝，長嶋洋治，
南史郎，春日雅人，松本道宏宮崎

2014年10月

松本道宏，早川
–辻村知子，酒転写調節分子CITED2は癌抑制遺伝子産物Rbの 井真志人，山地
機能調節を介して脂肪細胞分化を制御する 大介，八木孝， 第35回日本肥満学会
矢野宏行，満島勝，井上啓，南史郎，春日雅人

宮崎

2014年10月

稲葉有香，松本 第35回日本肥満学会
道宏，春日雅（YIAプレゼンテー
人，井上啓
ション）

宮崎

2014年10月

辻村知子，酒井真志人，山地大
転写調節分子CITED2は癌抑制遺伝子産物Rbの 介，八木孝，矢第19回アディポサイ
不活化による前駆脂肪細胞の増殖を誘導し脂 野宏行，井上エンスシンポジウム肪細胞分化を促進する
啓，南史郎，春日雅人，松本道宏大阪

2014年8月

八木孝，酒井真志人，内田亨，
辻村-早川知
肝臓特異的な脂肪酸合成酵素の欠損はob/ob
子，山地大介， 第19回アディポサイ
マウスの脂肪肝と耐糖能を改善するが随時高矢野宏行，満島 エンスシンポジウム
血糖を惹起する
勝，長嶋洋治，
南史郎，松本道宏大阪

2014年8月

Gadd34は脂肪肝での肝再生障害を改善する

研究発表及び特許取得報告について

松本道宏，辻村知子，酒井真志
転写調節分子CITED2は癌抑制遺伝子産物Rbの第57回日本糖尿病学
人，山地大介，機能調節を介して脂肪細胞分化を制御する会年次学術集会
八木孝，井上啓，春日雅人

大阪

2014年5月

八木孝，酒井真志人，辻村-早川知子，山地大
脂肪酸合成酵素FASの脂肪肝・インスリン抵 介，内田亨，楯 第57回日本糖尿病学抗性における機能の解析
谷三四郎，井上 会年次学術集会
啓，春日雅人，南史郎，松本道宏大阪

2014年5月

酒井真志人，辻村-早川知子，
ヒストンアセチル化酵素GCN5による肝臓の糖第57回日本糖尿病学
山地大介，八木新生調節機構の解明
会年次学術集会孝，春日雅人，松本道宏

大阪

2014年5月

酒井真志人，辻村-早川知子，
ヒストンアセチル化酵素GCN5による肝臓の糖第51回日本臨床分子
山地大介，八木新生調節機構の解明
医学会学術集会孝，春日雅人，松本道宏

東京

2014年4月

八木孝，酒井真志人，辻村-早肝臓の脂肪酸合成酵素は肥満・糖尿病の病態 川知子，山地大第51回日本臨床分子において肝脂肪蓄積の促進と高血糖の抑制に 介，内田亨，楯医学会学術集会寄与する
谷三四郎，春日雅人，南史郎，
松本道宏

東京

2014年4月

Sakai M,
Kasuga M,
Matsumoto M.

Keystone Symposia,
Diabetes: New
Insights into
Molecular
Mechanisms andTherapeutic
Strategies

Kyoto

2015年10月

Matsumoto M,
TsujimuraHayakawa T,
The transcriptional coregulator CITED2
Sakai M,
regulates adipocyte differenciation by
Yamaji D,
interacting with retinoblastoma protein.
Mitsushima M,
Yagi T, Yano
H, Kasuga M

The 8th AsiaOceania Conference
on Obesity

Nagoya2015年10月

The histone acetyltransferase GCN5
regulates hepatic gluconeogenesis
through CITED2-dependent substrate
switchThe 8th AsiaOceania Conference
on Obesity

Nagoya2015年10月

The transcriptional coregulator CITED2
regulates adipose tissue mass byenhancing preadipocyte proliferation and Matsumoto M.
PPARγ expression through Rb
inactivation.

The 46th NIPS
International
Symposium

Nagoya2015年10月

Transcriptional coregulator CITED2
stimulates adipogenesis by enhancing
preadipocyte proliferation and PPARγ
expression through Rb inactivation.

International
Symposium for the
Study of Obesity

Miyazaki2014年10月

The GCN5-CITED2-PKA module controls
glucose metabolism via a cAMP-induced
substrate switch

Mashito Sakai
M, Kasuga M,
Matsumoto M.

Matsumoto M.

研究発表及び特許取得報告について

Histone acetyltransferase GCN5 regulates Sakai M,
hepatic gluconeogenesis through CITED2- Kasuga M,
dependent substrate switch
Matsumoto M.

9th Metabolic
Syndrome, Type 2
Diabertes andAtherosclerosis
Congress

Kyoto

2014年9月

Matsumoto M,
Hayakawa T,
The transcripional coregulator CITED2
Sakai M,
regulates adipocyte differentiation by Yamaji D, Yagi
interacting with retinoblastoma protein T, Yano H,
Mitsushima M,
Kasuga M

9th Metabolic
Syndrome, Type 2
Diabertes andAtherosclerosis
Congress

Kyoto

2014年9月

発表先

場所

年月日

その他発表(雑誌、テレビ、ラジオ等)
タイトル

発表者

該当なし

特許取得状況について
発明名称※出願申請中のものは()記載のこと。
登録番号該当なし※該当がない項目の欄には「該当なし」と記載のこと。
※主任研究者が班全員分の内容を記載のこと。

特許権者(申請者）
登録日(申請日)（共願は全記載）

出願国