三大栄養素の代謝を制御する遺伝子Smek2の機能解析

糖代謝異常は、さまざまな疾患のリスクを上昇させるリスク因子として、広く認識されている。申請者らが見出した新規な糖代謝制御遺伝子であるSmek2（Suppressor of mek1, homolog 2）は解糖系の律速酵素である肝臓型ホスホフルクトキナーゼ（PFKL）の発現制御を介して肝臓の糖および脂質の代謝を制御している。しかし、Smek2に欠損変異を持つExHCラットにおいて、糖代謝との直接の関連が指摘されていない高ホモシステイン血症や、脳での不溶性アミロイド蓄積量の増加などが確認されている。また、Smek2の機能解析に関する先行研究の問題点として、Smek2の単一ノックアウト系が確立されていない点があった。本研究はSmek2単一ノックアウトラットの作製を試み、作製したノックアウトラットの代謝を評価することでSmek2の機能の全容を解明することを目指す。また、先行研究において確認されたホモシステイン血症やアルツハイマー型認知症の新規モデル動物としての可能性を追求する。本年度は、昨年度に引き続き、ゲノム編集によるSmek2ノックアウトラットの作製に取り組んだ。過排卵誘導の方法の見直しを行い、排卵数の増加に成功し、ゲノム編集実験を現在行っているが、ノックアウトラットの作製には至っていない。また、ゲノム編集実験と並行して、in vitroにおけるSmek2過発現実験を行った。ラット肝臓細胞においてSmek2を過発現させると、脂肪酸合成が促進されることなどを観察した。それと同時に、細胞の生存あるいは細胞周期の制御に関与している可能性を見出したため、令和５年度はそのメカニズムについても検討する。

糖代謝異常は、さまざまな疾患のリスクを上昇させるリスク因子として、広く認識されている。申請者らが見出した新規な糖代謝制御遺伝子であるSmek2（Suppressor of mek1, homolog 2）は解糖系の律速酵素である肝臓型ホスホフルクトキナーゼ（PFKL）の発現制御を介して肝臓の糖および脂質の代謝を制御している。しかし、Smek2に欠損変異を持つExHCラットにおいて、糖代謝との直接の関連が指摘されていない高ホモシステイン血症や、脳での不溶性アミロイド蓄積量の増加などが確認されている。また、Smek2の機能解析に関する先行研究の問題点として、Smek2の単一ノックアウト系が確立されていない点があった。本研究はSmek2単一ノックアウトラットの作製を試み、作製したノックアウトラットの代謝を評価することでSmek2の機能の全容を解明することを目指す。また、先行研究において確認されたホモシステイン血症やアルツハイマー型認知症の新規モデル動物としての可能性を追求する。本年度は、昨年度に引き続き、ゲノム編集によるSmek2ノックアウトラットの作製に取り組んだ。過排卵誘導の方法の見直しを行い、排卵数の増加に成功し、ゲノム編集実験を現在行っているが、ノックアウトラットの作製には至っていない。また、ゲノム編集実験と並行して、in vitroにおけるSmek2過発現実験を行った。ラット肝臓細胞においてSmek2を過発現させると、脂肪酸合成が促進されることなどを観察した。それと同時に、細胞の生存あるいは細胞周期の制御に関与している可能性を見出したため、令和５年度はそのメカニズムについても検討する。