課題番号：２９指１０２７

研究課題名：タンパク質アセチル化による脂肪細胞の機能発現制御機構の解明

主任研究者名 ：飯田 智、松本 道宏
分担研究者名 ：該当なし
キーワード：タンパク質アセチル化、エネルギー代謝制御、白色脂肪細胞、褐色脂肪細胞、ベージ

ュ脂肪細胞
研究成果

：

2 型糖尿病や肥満症などの生活習慣病で認められる代謝障害の多くが、その制御遺伝子の転写調節障害に起因する。報告者らは、これまでに行った 2 型糖尿病の“転写病”としての側面に注目した研究から、肝臓において KAT2A がタンパク質のアセチル化を介して糖代謝を制御することを明らかにした(Nat Med. 2012, Nat Commun. 2016)。 KAT2A は他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高い。KAT2A には KAT2B と呼ばれるパラログが存在し、両者とも全身性に発現し機能的なオーバーラップがあることが報告されている。本研究では、脂肪細胞の KAT2 ファミリーアセチル化酵素が代謝制御に果たす役割を解明し、代謝性疾患の創薬標的を同定し、新規治療法の開発を目指す。平成 29 年度の本研究についてサブテーマごとに報告する。
①代謝制御における脂肪細胞 KAT2 の in vivo における役割の解明
Cre-loxP システムを用いて作製した脂肪細胞特異的 KAT2A 欠損マウス(Adipo-KO マウス)を普通食ないし高脂肪食にて飼育し、代謝表現型を解析した。Adipo-KO マウスは対照と比べて、脂肪組織における KAT2A の mRNA 発現が〜60％減少していたが、代謝表現型に差を認めなかった。この理由として、実際に表現型がない可能性を除けば、1. KAT2A の欠損効率が低いこと、2. KAT2B による代償機転、3. 慢性欠損のための KAT2B によらない代償機転の存在などが想定された。1 に関しては、全身性の KAT2Aヘテロ欠損の遺伝的背景を導入し、欠損効率を上げて再解析する。2 に関しては、KAT2B の全身性欠損の遺伝的背景を導入し、脂肪細胞特異的 KAT2A・全身性 KAT2B ダブル欠損マウスの作製に着手した。3に関しては当初の研究計画に加えて下記③を行うこととした。
②脂肪細胞における KAT2 の代謝制御機構の in vitro 解析
皮下脂肪組織より単離した前駆脂肪細胞を SV40 large T 抗原の導入により不死化させ、成熟ベージュ脂肪細胞に分化させた後、short hairpin RNA（shRNA）を用いて KAT2A の発現を 85%以上抑制し、KAT2Aによる代謝制御機構を検討した。cAMP 依存的な脂肪分解能に差を認めなかったが、ベージュ脂肪細胞に特異的に発現する UCP-1、CIDEA などの遺伝子発現の低下を認めた。ベージュ脂肪細胞機能の維持にKAT2A が関与するものと推察された。一方 Adipo-KO マウス、対照マウスの皮下脂肪組織より前駆脂肪細胞を単離し、in vitro で成熟ベージュ脂肪細胞に分化させて遺伝子発現を比較した場合、KAT2A の発現は対照の〜60％減少に留まり、UCP-1、CIDEA などの遺伝子発現に 2 群間で差を認めなかった。invitro においても Adipo-KO 細胞は欠損効率が低いことが疑われ、今後の in vitro 解析は shRNA によるノックダウン系を用いて行うこととした。
③時期特異的急性遺伝子欠損システムを用いた KAT2 の代謝制御機構の解析
KAT2A の慢性的な欠損では代償機転により代謝表現型が得られない可能性が考えられる。そこで薬剤(タモキシフェン)投与により成体において急性に KAT2A の欠損を誘導可能なシステムの構築を行った。
本システムより代償機転を回避して表現型を得られること、表現型が強く出る臓器の特定などが期待できる。必要に応じて、ノックアウトの効率を上げるため既述の KAT2A ヘテロ欠損の背景の導入も考慮する。

Subject No.

：29S1027

Title：Elucidation of regulatory mechanisms of adipocyte function by protein acetylation

Researchers：Satoshi Iida，Michihiro Matsumoto

Key word：protein acetylation, adipocytes

Abstract：

It has been well known that protein acetylation plays a pivotal role in intracellular signaltransduction and regulation of gene expression. Histone acetyltransferase KAT2A and KAT2B has
been shown to be involved in the regulation of energy metabolism by acetylating histones andother transcription-relating proteins. In order to elucidate the function of KAT2A and KAT2B inadipocyte, which is also important organ for energy metabolism, we generated adipocyte specific
KAT2A and KAT2B double knockout (DKO) mice.
Since systemic knockout of KAT2A gene in mice leads to embryonic lethality, we employed
Adipoq-Cre gene for adipocyte specific ablation of KAT2A gene. We generated adipocyte specific
KAT2A and 2B DKO mice by crossing whole body KAT2B KO mice and adipocyte specific KAT2A
KO mice. The mice were born at Mendelian ratio and both KO mice were fertile. We analyzed thegene expressions in subcutaneous white adipose tissues (WAT) from DKO mice and found that theexpression of Ucp1 gene, which is important for thermogenic function of brown fat cells, tended tobe lower in DKO than that in wild type mice. This tendency of suppressed Ucp1 expression in DKO
mice was not seen in brown adipose tissues (BAT). Because thermogenic beige adipocytes areproduced in subcutaneous WAT in response to cold exposure, and the expression of Ucp1 isstrongly induced in beige adipocytes, we expected that the effects of KAT2A and 2B knockout isdetected more clearly during beiging of subcutaneous WAT. Then we exposed the DKO mice to cold
(6°C) and analyzed Ucp1 expression in subcutaneous WAT. However, contrary to expectation, theexpression of Ucp1 gene was not significantly suppressed in DKO mice, although there was atendency of reduced Ucp1 expression in DKO mice. We next prepared adipocyte precursor cells
from subcutaneous WAT and induced differentiation in vitro to analyze cell-autonomous effects of
KAT2A and 2B KO. However, Ucp1 expression was not affected by KAT2A and 2B ablation and,furthermore, the expression of KAT2A gene decreased only 20~30% in KO mice in comparison tothat in wild type mice. These results suggest that adipocyte-specific deletion of KAT2A gene bythis system does not work efficiently, and thus the phenotype of the mice was not so clear.
In order to delete KAT2A gene more efficiently, we are preparing another mice having one
knockout allele. The other allele of KAT2A gene is flanked by flox sequence and is deleted
adipocyte-specifically.
We also examined other system to delete KAT2A gene in adult mice using Rosa26-CreERT2. Inthese mice, tamoxifen-activated Cre recombinases are expressed in whole body and KAT2A gene isdeleted when tamoxifen is administered. Using this system, we found that KAT2A knock in adultmice caused pronounced decrease of body weight, although they were preliminary results.
Moreover, subcutaneous and epidydimal WAT of these mice lost their lipid profoundly. We areplanning to confirm these results and analyze what happened in adipose and other tissues.

Researchers には、分担研究者を記載する。

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(ConBio2017) Þh38EJuT# 1h39"\W# 1h28"k)a#¿ØÍÀºÏ 1h32EJk)aÙuTW#+R# 1\[#eg:eg 1International Symposium on Insulin Receptor andInsulin Action 2017 1研究発表及び特許取得報告について

課題番号：２９指１０２７
研究課題名：タンパク質アセチル化による脂肪細胞の機能発現制御機構の解明
主任研究者名：飯田智、松本道宏

論文発表
論文タイトル

著者

Watanabe
H,Inaba Y,
Sirt2 facilitates hepatic glucose uptake Kimura K,
by deacetylating glucokinase regulatory Matsumoto M,
protein.
Kaneko S,
Kasuga M,
Inoue H.

掲載誌

Nat Commun

掲載号

年

9(1):30

2018年

Circadian clock regulates hepaticpolyploidy by modulating Mkp1-Erk1/2
signaling pathway.

Chao HW, Doi
M, Fustin JM,
Chen H, Murase
K, Maeda Y,
Hayashi H,
Tanaka R,
Sugawa M,
Mizukuchi N,
Nat Commun
Yamaguchi Y,
Yasunaga JI,
Matsuoka M,
Sakai M,
Matsumoto M,
Hamada S,
Okamura H.

8(1):2238

2017年

CD206+ M2-like macrophages regulate
systemic glucose metabolism byinhibiting proliferation of adipocyte
progenitors.

Nawaz A,Aminuddin A,
Kado T,
Takikawa A,
Yamamoto S,
Tsuneyama K,
Igarashi Y,
Ikutani M,
Nishida Y,
Nagai Y,
Takatsu K,
Imura J,
Sasahara M,
Nat Commun
Okazaki Y,
Ueki K,
Okamura T,
Tokuyama K,
Ando A,
Matsumoto M,
Mori H,
Nakagawa T,
Kobayashi N,
Saeki K, UsuiI, Fujisaka S,Tobe K.

8(1):286

2017年

研究発表及び特許取得報告について

GCN5-CITED2-PKAモジュールを介した血糖調 松本道宏
節機構
酒井真志人

糖尿病学2017

p.10-19

2017年

絶食時の糖新生とヒストンアセチル化制御

松本道宏
酒井真志人

肝胆膵

75(1): 17-23

2017年

ヒストンアセチル化と糖代謝制御

酒井真志人
松本道宏

The Lipid

28(3): 14-21

2017年

場所

年月

学会発表
タイトル
脂肪組織量制御における転写コレギュレー
ターCITED2の役割の解明

発表者
松本道宏

学会名
生命科学系学会合同年次大会
神戸(ConBio2017)

新規転写調節モジュールを介した肝糖新生制 松本道宏，酒井 第4回肝臓と糖尿御機構
真志人，満島勝 病・代謝研究会名古屋

2017年12月

2017年5月

絶食応答性キナーゼDYRK1Bによる肝代謝調節 満島勝，松本道 生理学研究所研究岡崎機構
宏会

2017年9月

第8回糖尿病トラン
スレーショナルリ 弘前サーチ研究会

2017年9月

肝臓における血糖調節の分子機構の解明〜糖松本道宏
尿病創薬標的の同定をめざして〜

長沼孝雄，高橋経太，酒井真志
第32回日本糖尿絶食応答性長鎖ノンコーディングRNAの代謝 人，満島勝，矢病・肥満動物学会 名古屋野宏行，松川隼
調節における役割の解明
年次学術集会也，春日雅人，松本道宏

2018年2月

Dyrk1Bによる肝糖新生制御機構の解析

満島勝，酒井真志人，飯田智，
長沼孝雄，矢野 第32回日本糖尿病・肥満動物学会 名古屋
宏行，松川隼也，高橋経太， 年次学術集会
春日雅人，松本道宏

2018年2月

DYRK1Bによる肝糖新生制御機構の解明

満島勝、酒井真志人、松本雅記、飯田智、長 生命科学系学会合
神戸沼孝雄、矢野宏 同年次大会
行、松川隼也、 (ConBio2017)高橋経太、春日雅人、松本道宏

2017年12月

メタボリックシンドローム関連キナーDyrk1B
松本道宏
による肝糖新生制御機構の解明

第38回日本肥満学
大阪会

2017年10月

研究発表及び特許取得報告について

絶食応答性プロリン水酸化酵素による糖代
謝・炎症制御機構矢野宏行，長沼孝雄，酒井真志人，飯田智，満
第60回日本糖尿病
島勝，高峰英，名古屋
学会年次学術集会
八木孝，南史朗，春日雅人，
松本道宏

2017年5月

Dyrk1B による肝糖新生制御機構の解明

満島勝，酒井真志人，八木孝，
矢野宏行，長沼 第60回日本糖尿病
名古屋孝雄，飯田智， 学会年次学術集会
春日雅人，松本道宏

2017年5月

DYRK1Bによる肝糖新生制御機構の解析

満島勝，酒井真志人，松本雅記，八木孝，飯
第54回日本臨床分
田智，長沼孝東京
子医学会学術集会雄，矢野宏行，高峰英，春日雅人，松本道宏

2017年4月

Mitsushima M,Sakai M,Matsumoto Ma,
DYRK1B promotes hepatic gluconeogenesis Yagi T, Yano
H, Naganuma T,
by modulating PGC-1α and the histone
Iida S, Gao F,
acetyltransferase GCN5.
Inoue H,
Kasuga M,
Matsumoto M

International
Symposium on
Insulin Receptor
Nice, FranceandInsulin Action(IR2017)2017年4月

その他発表(雑誌、テレビ、ラジオ等)
タイトル

発表者

発表先

場所

年月日

該当なし

特許取得状況について※出願申請中のものは(発明名称)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) 出願国（共願は全記載）