東京大学先端科学技術研究センターの酒井寿郎教授、松村欣宏助教らの研究グループが前駆脂肪細胞と呼ばれる脂肪細胞に変化する前の細胞の遺伝情報を解析し、脂肪を蓄える遺伝子の働きを抑える遺伝子構造を解明した。

東京大学先端科学技術研究センターの酒井寿郎教授、松村欣宏助教らの研究グループは、脂肪細胞に変化する前の前駆脂肪細胞と呼ばれる細胞について、ゲノム以外の後天的に書き換えられる遺伝情報を解析し、新規のクロマチン構造が脂肪を蓄える遺伝子の働きを抑えていることを解明しました。

遺伝子の情報を隠す『印』

私たちの体にある細胞は(個々人間はもちろん一卵性双生児でないかぎり違いますが)どれも同じゲノム配列をした遺伝子を元にして作られている。にも関わらず私たちの体の細胞は目の細胞、皮膚の細胞、内臓の細胞と実に多種多様な種類の細胞を有している。これはエピゲノムと呼ばれる後天的な遺伝子情報の書き換えが行われ、いわば遺伝子という『細胞の設計図』が書き換えられるために起こる。

前駆脂肪細胞は私たちの体内に脂肪を蓄える脂肪細胞になる前の段階の細胞だが前述のように『細胞の設計図』が違うために脂肪を蓄える能力を有していない。これは細胞内の『脂肪を蓄える』という遺伝子の情報がエピゲノム的な修飾によって隠されているためだ。

この『脂肪を蓄える』という情報の隠蔽は前駆脂肪細胞になる前の段階、胚性幹細胞(ES細胞)でも起きている。ES細胞が脂肪を蓄えないのはこの隠蔽が行われているためだ。エピゲノムによる遺伝子情報の隠蔽、あるいは強調はヒストンと呼ばれるDNAが巻き付いているタンパク質の特定の部分に『印』のようなものが付けられるために起こる。

ES細胞では『脂肪を蓄える』という情報が入った遺伝子に関わるヒストンの仮にAとBという場所にある『印』が付けられているとしよう。場所Aでは強調が行われており場所Bでは隠蔽が行われているが結果的に隠蔽が行われES細胞は脂肪を蓄えない。

前駆脂肪細胞に付いていた『印』

これに対して前駆脂肪細胞の抑制の方法はわかっていなかった。普通に考えればES細胞と同様に隠蔽の場所Bに『印』が付けられていると考えるのが普通だが前駆脂肪細胞にはBに『印』は付いていなかった。

研究グループは別の隠蔽に関わる『印』、場所Cに付いた『印』に着目し、それに関わるタンパク質の場所を調べ、タンパク質を消失させた。すると前駆脂肪細胞は脂肪細胞へと変化し脂肪を蓄えるようになった。これにより場所Cに付いていた『印』が前駆脂肪細胞が脂肪細胞になることを防いでいることが明らかとなった。

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脂肪細胞ができるのを防ぐエピゲノムのしくみ

緑色の『4』と書かれた円が場所Aの印『H3K4me3』。青色の『27』の円が場所Bの『H3K27me3』。紫色の『9』の円が場所Cの『H3K9me3』。それぞれの段階で場所Bの印が、場所Cの印が取り除かれ場所Aの強調の印だけが残され細胞は脂肪を蓄えるようになる。

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©東京大学

生活習慣病だけでなく再生医療にも応用が

遺伝子およびタンパク質の『印』の付き方をクロマチン構造と呼ぶが、今回の『印』の付き方は場所AとCに『印』が付いた新しいクロマチン構造で、脂肪細胞のみならず神経細胞、皮膚細胞の前駆細胞にも同様の構造を持っていることが考えられる。前駆脂肪細胞を脂肪細胞に変質させるのを防ぐ、あるいは脂肪細胞を前駆細胞に変質させられればメタボリックシンドロームなどの生活習慣病の予防や治療に役立てられるが、それだけでなく体内にある前駆神経細胞や表皮前駆細胞を神経細胞や表皮細胞へ変わることを促すことができる。

iPS細胞から組織を再生する際にも前駆細胞が大事な役割を担っていることからも今回の発見は再生医療の分野においても非常に役立つことが期待される。

REFERENCE:

脂肪細胞に変化するのを防ぐ新規のクロマチン構造 | UTokyo Research

脂肪細胞に変化するのを防ぐ新規のクロマチン構造 | UTokyo Research

http://www.u-tokyo.ac.jp/ja/utokyo-research/research-news/identification-of-novel-chromatin-domains-regulating-fat-cells.html