岡山理科大学プロジェクト研究推進事業
（２０２２年度 早川）

背景I　食の豊かさがもたらした弊害

　先人達の功績により、現在我々は飽食の時代の只中にいる 。しかし、その弊害として糖尿病に代表される慢性疾患の増加がもたらされ、メタボリックシンドロームという言葉が生まれた。慢性疾患は食生活など習慣が発症の要因となり得ることはこれまでの研究で明白ではあるものの、今後も多くの方が慢性疾患に罹り、生命の危機を回避し続け、生きていかざるをえない。そのため、新たな視点から予防・治療法の技術基盤を確立し続け、慢性疾患であったとしも健康寿命を長期化させるための戦略が必要となる。

背景II　栄養とエピジェネティクス

　生命の進化とは如何に栄養を取り込むかであり、例え下等生物では毒であっても高等生物はそれを有用化する仕組みを獲得した。これは進化の過程で、ゲノム上にある遺伝子およびその制御の多様化によって達成された側面がある (Hayakawa et al., Mamm Genome, 2012)。栄養が過剰・不足した時、細胞のゲノムスイッチが切り替わり、哺乳動物においては各細胞種の機能発揮は栄養条件に依存している。ゲノムスイッチとして働く「エピジェネティクス制御系」は遺伝子機能の記憶装置であるため、エピジェネティクス変化は長期的な細胞機能の異常や欠損となって現れ、個体の慢性疾患に繋がり、合併症の発症の原因になり得ることは容易に想像できる。

背景III　ヒストンのグリコシル化の発見

　エピジェネティクス制御の中心はヒストンタンパク質に施される化学修飾 (ヒストン修飾) であり、これまでにメチル化など多数の修飾が見つかっている。では、どの修飾が栄養シグナルと遺伝子利用を繋ぐ鍵となるだろうか。申請者はこれまでにヒストンH2Aの40番目のセリンにグリコシル化が起こること (ヒストンのグリコシル化) を発見した (Hayakawa et al., Sci Rep, 2016; Hayakawa et al., Epigene Chrom, 2017)。この修飾の基質となるUDP-GlcNAcの産生には、グルコース、アミノ酸や核酸など様々な代謝経路が関与する。また、これまでの申請者の研究において、グルコースや特定の栄養素 (代謝中間体)によって修飾量が増減することを明らかにしている (Hayakawa et al., Sci Rep., 2019)。 つまり、グリコシル化は栄養センサーとして働くヒストン修飾系であり、栄養環境に依存した遺伝子調節機構としての働きが期待できるのである 。