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インスリンの时间変化による遗伝子発现の选択的制御
発现が増加する遗伝子が追加分泌（血中インスリンの高浓度への速い変动）に応答しやすい一方で、発现が减少する遗伝子が基础分泌（血中インスリンの低浓度域での変动）に応答しやすいことを示唆しています。
© 2016 黒田真也

东京大学大学院理学系研究科の黒田真也教授らの研究グループは、同大学院新领域创成科学研究科の铃木穣教授らとの共同研究により、効き目が低下すると肥満や糖尿病を引き起こすことで知られているホルモン「インスリン」の浓度や分泌されるタイミング（时间変化）により、遗伝子の発现が変化することを突き止めました。インスリンによって発现が増加する遗伝子群は、高い浓度のインスリン刺激に対してすばやく反応する一方、インスリンによって発现が低下する遗伝子群は低い浓度のインスリン刺激にゆっくり反応します。

インスリンは血糖値を下げる役割のあるホルモンです。血中のインスリンは、食后の血糖の上昇に反応して高い浓度で一过的に分泌される一方、それ以外では低い浓度が持続的に维持されています。このように血中に分泌されるインスリンの浓度の変化は、波の形として表すことができます。

インスリンは代谢など多彩な生理现象を制御しますが、その一部は遗伝子の発现によって制御されていることが知られていました。しかし、食后や食事と食事の间の絶食时によって异なるインスリン分泌の时间変化や浓度によって、どのように遗伝子発现が制御されているのかについては不明でした。

研究グループは、インスリンで刺激した肝がん由来の培养细胞（贵础翱细胞）と遗伝子の発现を调べることのできる搁狈础-蝉别辩実験を用いて、インスリン刺激に対して発现が増加あるいは减少するすべての遗伝子について、その発现の时间的な変化を表す波形を抽出しました。

その结果、研究グループはインスリン刺激に対して発现を変化させる278种类の遗伝子を同定し、これらをインスリン応答性遗伝子と名付けました。そして、そのうち机能的に重要な役割を担っていると考えられる50以上の遗伝子群を选びました。この遗伝子群には细胞の代谢、増殖や分裂など、细胞にとって重要なプロセスに関与している遗伝子が含まれています。

また、実験と数理モデルを用いた解析から、インスリンの浓度によって遗伝子の発现が変化することがわかりました。具体的には、インスリン刺激に対して発现が増加する遗伝子群は、高い浓度のインスリンに対して比较的すばやく反応すること、インスリン刺激に対して発现が减少する遗伝子群は、低い浓度のインスリンに対して比较的ゆっくりと反応することです。

さらに、インスリン刺激を与えたラットの生体内の肝臓の解析からも、発现が増加あるいは减少するインスリン応答性遗伝子群の一部は、培养细胞と同様の実験结果が得られました。

「私たちは今回インスリンの时间変化や浓度によって遗伝子の発现がどのように制御されているかを初めて明らかにしました」と黒田教授は话します。

「今回の研究で用いた解析手法は、时间的な変化を波の形として测定できる全ての生命现象の解析にも応用できます。また、薬を分泌する时间速化や浓度を制御するような投薬や治疗指针を设计できれば、糖尿病などの疾患を効果的に治疗できる糸口となりえます」と黒田教授は続けます。

论文情报

Takanori Sano, Kentaro Kawata, Satoshi Ohno, Katsuyuki Yugi, Hiroaki Kakuda, Hiroyuki Kubota, Shinsuke Uda, Masashi Fujii, Katsuyuki Kunida, Daisuke Hoshino, Atsushi Hatano, Yuki Ito, Miharu Sato, Yutaka Suzuki, and Shinya Kuroda, "Selective control of up-regulated and down-regulated genes by temporal patterns and doses of insulin", Science Signaling Online Edition: 2016/11/23 (Japan time), doi:10.1126/scisignal.aaf3739.
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