動物への遺伝子導入
hGH 遺伝子
右:ひと成長ホルモン遺伝子を
導入したラット
左:対照ラット
Science 222巻11/18号(1983)
分子生物学の勝利=肥満遺伝子の発見
1950〜1960年代にかけて確立された常染色体異常マウス
正常マウス
+/+
ob/obマウス
db/dbマウス
過食・肥満・糖尿病・不妊
併体結合実験
(1960年代)
ob/obマウスの正常化
摂食・体重増加抑制因子
が血液中に存在 ?
+/+
ob/ob
+/+
ob/ob
+/+マウスの餓死
db/dbマウスの肥満進行
抑制因子に応答不全 ?
+/+
db/db
+/+
db/db
血液中の抑制因子の検索
精製と同定のこころみ
なぜレプチンが精製できなかったのか?
あとになってわかったこと・・・・
レプチンの血液中濃度 10〜100 ng/ml
kg
g
mg
μg
ng
pg
ng, ナノグラム
1,000
1
1/1,000
1/1,000,000
1/1,000,000,000
1/1,000,000,000,000
レプチンを1mg得ようとすると、血液100リットル以上必要
しかも簡単な生理活性測定法が確立されなかった。
肥満遺伝子のクローニング
成功
肥満原因遺伝子の塩基配列解析
遺伝子の異常解明
ヒトにおける同一遺伝子のクローニング
ヒトにおける肥満の解明
マウス肥満遺伝子のクローニングの成功
(Friedmanら 1994)
手法:ポジショナルクローニング
単離遺伝子:ob遺伝子
504塩基対(bp)
167アミノ酸のタンパク質をコード
1 atgtgctgga gacccctgtg tcggttcctg tggctttggt cctatctgtc ttatgttcaa
61 gcagtgccta tccagaaagt ccaggatgac accaaaaccc tcatcaagac cattgtcacc
121 aggatcaatg acatttcaca cacgcagtcg gtatccgcca agcagagggt cactggcttg
181 gacttcattc ctgggcttca ccccattctg agtttgtcca agatggacca gactctggca
241 gtctatcaac aggtcctcac cagcctgcct tcccaaaatg tgctgcagat agccaatgac
301 ctggagaatc tccgagacct cctccatctg ctggccttct ccaagagctg ctccctgcct
361 cagaccagtg gcctgcagaa gccagagagc ctggatggcg tcctggaagc ctcactctac
421 tccacagagg tggtggcttt gagcaggctg cagggctctc tgcaggacat tcttcaacag
481 ttggatgtta gccctgaatg ctga
マウスob遺伝子産物:レプチン
MCWRPLCRFLWLWSYLSYVQAVPIHKVQDDTKTLIKTIVTRINDISHTQS
VSARQRVTGLDFIPGLHPILSLSKMDQTLAVYQQVLTSLPSQNVLQIAHD
LENLRDLLHLLAFSKSCSLPQTRGLQKPESLDGVLEASLYSTEVVALSRL
QGSLQDILQQLDVSPEC
血液中にはN末端側のシグナルペプチドがはずれた
146アミノ酸からなるペプチドとして循環
ヒトレプチンとマウスレプチン
83%の相同性
ob遺伝子の組織特異的発現
Nothern blotting法
肥満者の腹部CTスキャン像
内臓脂肪型
脂肪細胞
皮下脂肪型
脳(視床下部)
空腹感の発生
〜
〜
〜
脳(視床下部)
満腹感の発生
〜
〜
〜
〜
すい臓
レプチン
インスリン
脂肪細胞
内分泌(endocrine)
分泌細胞
標的細胞
血流
ホルモン
シナプス型(sinaptic)
標的細胞
電気インパルス
神経細胞
軸索
神経伝達物質
「情報伝達」はどうやって伝達されるのか
レセプターとリガンド
細胞の分子生物学第15章参照
細胞表層受容体
シグナル分子
Gタンパク質
ホスホ
リパーゼ
膜結合性
アデニリル
ATP
イノシトール
リン酸
cAMP
シクラーゼ
Ca2+
小胞体
標的タンパク質の活性化
標的タンパクがPKCの場合
C-キナーゼ
イノシトールリン酸
活性 型C-キナーゼ
ATP
ADP
MAPキナーゼ
活性 型
ATP
ADP
遺伝 子調節タンパク
EL K-1
活性 型
m RNA
核膜
食物の摂取
レプチン(leptin)作用のメカニズム
Filterら(1996)
インスリン分泌
脂肪組織中のob 遺伝子の転写
レプチンの生成
血中濃度増加
視床下部レセプターへの結合
レセプターがあいているとMCH
(メラニン濃縮ホルモン)
ニューロトランスミッター
(GLP-1)
グルカゴン様ペプチドー1
視床下部
摂食の停止
摂食
ob遺伝子産物:leptin
db遺伝子産物:leptin receptor
ob-/ob-マウス:ob遺伝子中の点突然変異で
正常なレプチンタンパク質が作れない
低レプチン血症
db-/db-マウス:レプチン受容体遺伝子の変異で
正常なレプチン受容体が作れない
レプチン抵抗性
肥満=白色脂肪細胞の過剰蓄積
レプチン分泌増加
レプチン抵抗性
肥満者の95%=高レプチン血症
5%=低レプチン血症
(
ob / ob マウスと同じ)
血液中レプチン結合タンパク質の異常
脳血液関門の輸送障害
レプチン受容体の異常
db / db マウス
受容体以降のシグナル伝達系の異常
レプチンによる飽食シグ
ナルが視床下部につたわ
らない
食欲抑制・エネルギー消費増大
肥満の亢進
生理現象は、遺伝子の発現で説明できる
個人差も遺伝子の変異で説明可能
病理現象の多くと違って
たいていの生理現象は、
1つの遺伝子の働きだけでは説明できない
= 遺伝子ネットワークを解明する必要がある。
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ob - マウス