脂肪細胞におけるミトコンドリアを介したエネルギー代謝機構の解明

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我々が機能解析を行っている分子PGAM5の生理機能を明らかにする目的でPGAM5欠損マウスを作製したところ、高脂肪食負荷時に体重増加の抑制などの表現型を示すことがわかった。表現型のメカニズムを明らかにするために褐色脂肪組織に注目して解析を行ったところ、褐色脂肪組織におけるエネルギー消費や熱産生に重要であるとされているUcp1のmRNA発現量、タンパク質発現量ともにPGAM5欠損マウスで増加していることが明らかになった。この遺伝子発現変化を初代培養褐色脂肪細胞系においても検討したところ、組織と同様にPGAM5欠損によってUcp1が増加することが確認された。また、褐色脂肪細胞にPGAM5を過剰発現することによってUcp1の発現が減少することが確認された。このことから、PGAM5は褐色脂肪細胞においてUcp1の発現を抑制していることが示唆された。次に、PGAM5によって増加したUcp1が機能的であるかを、細胞の酸素消費速度を指標として評価したところ、アドレナリンβ3選択的作動薬処置依存的な酸素消費量が優位に増加していることがわかった。この結果から、PGAM5欠損型の褐色脂肪細胞ではエネルギーを消費する能力が高くなっていることが示唆された。次に、Ucp1の発現制御にPGAM5の機能が関与するかを検討した。脱リン酸化酵素活性を失った変異体と、膜内切断に耐性を示す変異体を用いて検討したところ、これらの変異体を過剰発現してもUcp1発現の抑制は観察されなかった。このことからPGAM5は脱リン酸化酵素活性と膜内切断という機能や特徴を介してUcp1遺伝子の発現を抑制していることが示唆された。本研究の内容は2020年4月に国際誌にて報告した。