糖が「新しい脂肪細胞をつくるスイッチ」になる仕組みを解明―脂肪のつき方を決める鍵となる酵素を同定―
東北大学医学系研究科分子代謝生理学分野 教授 酒井寿郎
糖質摂取がエピゲノム修飾酵素JMJD1A（注3・4）を活性化し、エピゲノム（注5）を書き換えることで新たな脂肪細胞を形成して脂肪細胞の増加を促す仕組みが解明されました。
【概要】
脂肪細胞は食後の余剰エネルギーを蓄え、空腹時にそれを供給します。一般に脂肪の増加にはマイナスのイメージがありますが、必ずしも健康に悪いわけではありません。脂肪組織の増え方には、既存の脂肪細胞の肥大化（注6）と、新たな脂肪細胞をつくる増生があります。増生は代謝のバランスを保ち、炎症や糖尿病リスクを抑えますが、増生の詳細な制御機構は不明でした。
東北大学大学院医学系研究科の酒井寿郎教授、秋田大学大学院医学系研究科の松村欣宏教授らの研究グループは、糖の代謝によって活性化される酵素JMJD1Aが、脂肪細胞を新たに生み出す増生に関与していることを発見しました。研究グループはメタボローム・トランスクリプトーム・エピゲノム解析（注7）を駆使し、過剰なグルコース（ブドウ糖）が細胞内で代謝されると、ヒストン脱メチル化酵素であるJMJD1Aが活性化され、脂肪細胞の分化に必要な遺伝子群のスイッチがオンになり、前駆脂肪細胞から脂肪細胞が新たにつくられることを明らかにしました（図1）。さらにマウスを用いた解析では、JMJD1Aが欠損すると、栄養を過剰に摂取した際に脂肪組織の増生が起こらず、既存の脂肪細胞が過剰に肥大化し、炎症が進行することを確認しました。
脂肪細胞の増え方という根本的な問いに対し、糖代謝とエピゲノム制御を結びつける新たな仕組みを明らかにした本研究は、肥満や代謝性疾患の発症機構の解明に貢献することが期待されます。
本成果は2025年7月26日付でCell Reportsオンライン版に掲載されました。
図1. 過剰なグルコースにより内臓脂肪組織で新たに脂肪細胞がつくられる仕組み
図の中の「me」はヒストンH3タンパク質の9番目のリジンのジメチル化を示す。過剰なグルコースは核内におけるαKGを増加させ、JMJD1Aを活性化する。活性化されたJMJD1Aは、（i）-（iv）に示す制御機構を促進し、これらの機構はフィードフォワード的に増幅されることで、内臓脂肪組織における新たな脂肪細胞の産生を促進する。なお、JMJD1Aは別の転写因子（NFIC）によって標的とする遺伝子へ局在する。
【用語解説】
注1．脂肪組織の増生：脂肪組織に存在する前駆脂肪細胞から新たに脂肪細胞が形成されることで、組織が大きくなること。
注2. インスリン抵抗性：血糖値を下げる働きのあるインスリンが、臓器に作用しづらく、血糖値がさがりにくい状態。
注3. エピゲノム修飾酵素：エピゲノム（注5）を書き換える酵素。ヒストンメチル化酵素、ヒストン脱メチル化酵素等。
注4．JMJD1A： ヒストン脱メチル化酵素の一つで、エネルギー消費、性決定、腫瘍形成、低酸素による応答など、環境変化に応答して機能する。
注5. エピゲノム：ゲノムの塩基配列以外の後天的に書き換えられる遺伝情報を指す。DNAのメチル化やヒストンのメチル化等の化学修飾。
注6. 肥大化：脂肪組織にすでに存在する脂肪細胞に中性脂肪が蓄積して細胞が大きくなることで、組織が大きくなること。
注7．メタボローム・トランスクリプトーム・エピゲノム解析：メタボローム解析は、細胞内の代謝物を調べる手法。トランスクリプトーム解析は、遺伝子発現を調べる手法。エピゲノム解析は、核内のDNAのメチル化、ヒストンのメチル化などを調べる手法。
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