JP2016185922A - Ucp1遺伝子の発現増強剤及び発現増強方法 - Google Patents

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裕子 内田
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政彦 斎
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Abstract

【課題】UCP1遺伝子の発現増強剤及び発現増強方法の提供。【解決手段】有効成分として、ピセアタンノール、レスベラトロール、イソラポンチゲニン(3,4',5-トリヒドロキシ-3'-メトキシ-trans-スチルベン)又はラポンチゲニン(3,3',5-トリヒドロキシ-4'-メトキシ-trans-スチルベン)を含有するUCP1遺伝子の発現増強剤。UCP1遺伝子発現増強方法は、UCP1遺伝子の発現を増強したい細胞を前記化合物で処理する。【選択図】なし

Description

本発明は、UCP1遺伝子の発現増強剤及び発現増強方法に関する。
UCP1遺伝子は、脱共役タンパク質の一つであるUCP1(Uncoupling protein1)をコードする。UCP1は褐色脂肪細胞で特異的に発現し、ミトコンドリアでの酸化的リン酸化を脱共役させ、基質を酸化するときに生産されるATPエネルギーを熱として放出する機能を有している。この遺伝子に変異が生じると、熱の産生量が抑えられ、基礎代謝量が増大し、太りやすくなることが知られている。一方、交感神経の興奮により放出されたノルアドレナリンは、褐色脂肪細胞のβ3受容体に結合し、そのシグナル伝達系を活性化することによってUCP1遺伝子を活性化し、熱産生を増加させる。β3受容体に対する特異的な作動薬を肥満モデル動物に投与すると、エネルギー消費が増加し体脂肪が減少することが明らかになっており(例えば、特許文献1参照)、UCP1遺伝子の発現調節による抗肥満薬の開発が期待されている(例えば、非特許文献1参照)。
WO/2005/042508国際公開公報
化学と生物 VOl.50, N0.1, 2012
本発明は、UCP1遺伝子の発現増強剤及び発現増強方法を提供することを目的とする。
ピセアタンノールは、スチルベン類の化合物であって、例えば、トケイソウ科トケイソウ属(Passiflora)の果物であるパッションフルーツの種子に含まれており、シミ、ソバカス、日焼けなどによる色素沈着の原因となるメラニンの生成を抑制する効果があることが報告されている(特開2009−102298号公報)。
本発明者らは、10T1/2細胞を、ピセアタンノールを含有した培地で培養することによって、UCP1遺伝子の発現が亢進することを見いだし、本発明の完成に至った。
本発明に係る一実施態様は、UCP1遺伝子発現増強剤であって、有効成分として、ピセアタンノール、レスベラトロール、イソラポンチゲニン(3,4',5-トリヒドロキシ-3'-メトキシ-trans-スチルベン)またはラポンチゲニン(3,3',5-トリヒドロキシ-4'-メトキシ-trans-スチルベン)を含有する発現増強剤である。発現増強剤がUCP1遺伝子転写活性化剤であってもよい。
本発明に係る他の実施態様は、細胞において、UCP1遺伝子の発現を増強させる方法であって、前記細胞をピセアタンノール、レスベラトロール、イソラポンチゲニン(3,4',5-トリヒドロキシ-3'-メトキシ-trans-スチルベン)またはラポンチゲニン(3,3',5-トリヒドロキシ-4'-メトキシ-trans-スチルベン)で処理する、方法である。前記細胞が白色脂肪細胞であってもよい。前記細胞が、ヒト以外の生物個体内の細胞であってもよい。前記UCP1遺伝発現増強方法においては、UCP1遺伝子の転写が活性化する。
本発明によって、UCP1遺伝子の発現増強剤及び発現増強方法を提供することができるようになった。
本発明の一実施例において、UCP1遺伝子発現増強に対するピセアタンノールの濃度依存性を調べた結果を表すグラフである。 本発明の一実施例において、ピセアタンノール、レスベラトロール、イソラポンチゲニン、ラポンチゲニンのUCP1遺伝子発現増強能を比較した結果を表すグラフである。
実施の形態及び実施例に特に説明がない場合には、M. R. Green & J. Sambrook (Ed.), Molecular cloning, a laboratory manual (4th edition), Cold Spring Harbor Press, Cold Spring Harbor, New York (2012); F. M. Ausubel, R. Brent, R. E. Kingston, D. D. Moore, J.G. Seidman, J. A. Smith, K. Struhl (Ed.), Current Protocols in Molecular Biology, John Wiley & Sons Ltd.などの標準的なプロトコール集に記載の方法、あるいはそれを修飾したり、改変した方法を用いる。また、市販の試薬キットや測定装置を用いる場合には、特に説明が無い場合、それらに添付のプロトコールを用いる。
なお、本発明の目的、特徴、利点、及びそのアイデアは、本明細書の記載により、当業者には明らかであり、本明細書の記載から、当業者であれば、容易に本発明を再現できる。以下に記載された発明の実施の形態及び具体的に実施例などは、本発明の好ましい実施態様を示すものであり、例示又は説明のために示されているのであって、本発明をそれらに限定するものではない。本明細書で開示されている本発明の意図並びに範囲内で、本明細書の記載に基づき、様々な改変並びに修飾ができることは、当業者にとって明らかである。
(1)UCP1遺伝子の発現増強剤
本発明のUCP1遺伝子の発現増強剤あるいは転写活性化剤は、ピセアタンノール(Piceatannol)、レスベラトロール(Resveratrol)、イソラポンチゲニン(Isorhapontigenin)(3,4',5-トリヒドロキシ-3'-メトキシ-trans-スチルベン)またはラポンチゲニン(Rhapontigenin)(3,3',5-トリヒドロキシ-4'-メトキシ-trans-スチルベン)などのスチルベンを含有する。各化合物は、以下の構造式で表される。
上記スチルベンは、化学合成品であってもよいが、植物のエキス由来であってもよく、その場合、精製品、エキス、抽出物など、いずれの形態であっても使用することができる。
植物のエキスの具体的な製造方法として、公知の方法を用いることができ、例えば、植物を、乾燥した後に、破砕、粉砕、または、切断などによって種子分解物を得、溶媒を用いて抽出し、残渣を除去することによって抽出液を得ることができる。この抽出液をそのまま用いてもよく、この抽出液から様々な方法でポリフェノールを精製して得られた様々な純度の抽出液を用いてもよいが、さらに、抽出液から溶媒を除去することによって、抽出物を得ることができる。抽出物の形状は、特に限定されず、例えば粉体などの固体状、アモルファス状、または、オイル状であっても良い。このように、植物から抽出物を得る段階のいずれのものも、本発明の植物のエキスとして使用することができる。
抽出に用いる溶媒の種類は、当業者であれば適切に選択することができるが、例えば、水、メタノール、エタノール、アセトン、酢酸エチル、グリセリン、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、1,3−ブチレングリコール、ジメチルスルホキシド、アセトニトリル、N,N−ジメチルホルムアミド、2−プロパノール、1,4−ジオキサン、ヘキサン、クロロホルム、ジクロロメタン、または、これらから選択される2以上の溶媒の混合溶媒であっても良く、水、エタノール、1,3−ブチレングリコール、または、これらから選択される2以上の溶媒の混合溶媒であることが好ましく、水、エタノール、または、水およびエタノールの混合溶媒であることがより好ましい。混合溶媒を用いる場合の、各溶媒の混合比は特に限定されないが、例えば水およびエタノールの混合溶媒を用いる場合には、水とエタノールとの体積比は、1:99〜99:1であっても良く、3:97〜80:20であることが好ましく、5:95〜50:50であることがより好ましく、10:90〜40:60であることが特に好ましい。
溶媒として、水、または、水との混合溶媒を用いる場合には、熱水、または、熱水との混合溶媒であること、あるいは、水、または、水と溶媒を混合した後に加熱することが好ましい。水、または、水との混合溶媒は塩を含んでいても良く、塩を含む溶媒の例として、バッファー(緩衝液)であっても良い。バッファーのpHは、特に限定されず、酸性、中性、または、アルカリ性のいずれであっても良いが、酸性であることが好ましく、pH6以下の酸性であることがより好ましく、pH2.5〜pH5の酸性であることがさらに好ましい。バッファーに用いる塩の種類は特に限定されず、例として、クエン酸塩、リンゴ酸塩、リン酸塩、酢酸塩および炭酸塩などが挙げられる。
抽出液からスチルベンを純化する方法は、特に限定されず公知の方法を用いることができる。例えば、イオン交換樹脂や合成吸着樹脂等を用いたカラムクロマトグラフィーなどがよく知られている。
抽出液から溶媒を除去する方法は、特に限定されず公知の方法を用いることができる。例えば、減圧留去、凍結乾燥、または、スプレードライ(噴霧乾燥)であっても良いが、凍結乾燥、または、スプレードライであることが好ましく、スプレードライであることがより好ましい。
ここで、植物の種類は、スチルベンを含む植物であれば特に限定されず、ピセアタンノールの場合、例えば、パッションフルーツ(例えば、Passiflora edulis、Passiflora alata、Passiflora amethystine、Passiflora antioquiensis、Passiflora biflora、Passiflora buonapartea、Passiflora capsularis、Passiflora cearensis、Passiflora coccinea、Passiflora cochinchinesis、Passiflora filamentosa、Passiflora herbertiana、Passiflora laurifolia、Passiflora ligularis、Passiflora lunata、Passiflora lutea、Passiflora maliformis、Passiflora mixta、Passiflora mucronata、Passiflora mollissima、Passiflora nibiba、Passiflora organensis、Passiflora pallida、Passiflora parahypensis、Passiflora pedeta、Passiflora pinnatistipula、Passiflora popenovii、Passiflora quadrangularis、Passiflora riparia、Passiflora rubra、Passiflora serrate、Passiflora tiliaefolia、Passiflora tripartite、Passiflora villosa、Passiflora warmingiiなど)、テンニンカ(例えば、Rhodomyrtus tomentosaなど)、ブラシノキ(例えば、マキバブラシノキCallistemon speciosus、Callistemon rigidusなど)、カラガナチベチカ(Caragana tibetica)(例えば茎)、イタドリ(Fallopia japonica)(例えば根)、落花生(Arachis hypogaea)、ブドウ(Vitaceae)(例えば果実)、ブルーベリー(Cyanococcus)(例えば果実)、ディアベリー(Vaccinium stamineum)(例えば果実)などが挙げられるが、ピセアタンノールを高濃度で含むことが知られている、パッションフルーツ、テンニンカ、または、ブラシノキであることが好ましい。抽出するのは、植物全体のうち、どの部分であっても良く、例えば、果実、花、種子、葉、枝、樹皮、幹、茎、または、根であっても良いが、パッションフルーツを用いる場合は種子であることが好ましく、テンニンカである場合には果実であることが好ましく、ブラシノキである場合には茎であることが好ましい。
レスベラトロールは、ブドウ(Vitaceae)(例えば果皮)、落花生(Arachis hypogaea)(例えば種皮)、ベリーの果実などに含まれており、これらの植物から単離できる。
イソラポンチゲニンは、インドネシア原産のメリンジョ(Gnetum gnemon)や南米北部に分布するヤシ(オビレハリクジャクヤシ)に多量に含まれており、こうした植物から天然のイソラポンチゲニンを単離してもよい。
ラポンチゲニンは、カラダイオウ(Rheum undulatum)(例えば、根)やマダガスカルに分布する豆科植物の一種である Stuhlmannia moaviに含まれており、これらの植物から単離できる。
各化合物を発現増強剤あるいは転写活性化剤に剤型化する方法は、賦形剤や緩衝液などを用いた公知の方法を用いればよく、特に限定されない。
(2)UCP1遺伝子の発現増強方法
細胞を、上記いずれかの化合物で処理することによって、その細胞内でのUCP1遺伝子の発現を増強することができる。この発現の増強は、mRNAレベルで検出できるため、UCP1遺伝子転写を活性化している。
細胞の種類は特に限定されず、動物個体内の細胞であっても、培養細胞であっても構わない。この細胞が動物個体内にあるときの動物の種類は特に限定されず、例えばほ乳類であってもよく、ヒト、マウス、ラット、ブタなどであってもよい。細胞の種類は特に限定されないが、白色脂肪細胞であることが好ましい。培養細胞の種類も特に限定されないが、白色脂肪細胞であることが好ましく、多能性幹細胞、線維芽細胞、白色脂肪前駆細胞、骨髄細胞など(例えば、10T1/2細胞や3T3L1細胞)を白色脂肪細胞に分化させた細胞、あるいはHW細胞であることが特に好ましい。
細胞を、上記いずれかの化合物で処理する方法も特に限定されない。in vivoで処理する方法として、細胞が動物個体内にあるときは、その動物に投与すればよいが、投与方法は限定されず、経口投与であっても非経口投与であってもよい。また、in vitroで処理する方法として、細細胞が培養細胞である場合、細胞を培養している培地に上記化合物を添加してもよく、上記化合物を含有した培地を用いて細胞を培養してもよい。
上記化合物で細胞を処理する際の化合物の濃度も特に限定されず、例えば動物個体の場合20ug/kg-300mg/kgであればよいが、100μg/kg〜100mg/kgであることが好ましく、200μg/kg〜50mg/kgであることがより好ましい。培養細胞の場合、100μM〜300μMであればよいが、3μM〜100μMであることが好ましい。
上記化合物を動物個体に投与する場合、例えば肥満抑制剤や痩身剤のような医薬として使用できる。その使用方法は、特に限定されず、使用環境、使用条件に従って、適宜決定することができる。
[方法]
マウス胚細胞由来間葉系細胞株C3H10T1/2は、10%FBS含有DMEM(high glucose、100U/mL penicillin+100 ug/mL streptomycin含有)で培養した(37℃、5% CO2)。
マウス胚細胞由来間葉系細胞株C3H10T1/2細胞を、1×10細胞/ウエルで12ウエル・プレートに播種し、10%FBS含有DMEM(以下、DMEMはhigh glucose、100U/mL penicillin+100 ug/mL streptomycinを含有している)で37℃、5%COの条件下で培養した。細胞がコンフルエントに達した後、分化誘導試薬(0.5 mM 3-isobutyl-1-methylxanthine, 0.25 uM dexamethasone, 10 ug/ml insulin, 1uM troglitazone)を添加した10%FBS含有DMEMで、2日間処理した。その日をday0とし、分化促進培地(5 ug/ml insulinを添加した10%FBS含有DMEM)で2日おきに培地交換し、8〜12日間、十分に脂肪滴を溜めるまで白色脂肪細胞に分化させた。その後、各スチルベンを下記の濃度で0.2%FBS含有DMEMに添加した培地で、細胞を8時間処理した。
その後RNAを回収し、下記プライマーを用いたRT−PCR法にて、UCP1遺伝子及びGAPDH遺伝子の発現を測定し、UCP1遺伝子発現量(Target)/GAPDH遺伝子発現量(Ref)を算出した。
実験に用いた化合物とその濃度:
実験1 ピセアタンノール(PIC)(3、10、30、100μM)
実験2 ピセアタンノール(PIC)(30μM)
レスベラトロール(RES)(30、100μM)
イソラポンチゲニン(ISO) (30、100μM)
ラポンチゲニン(RHA) (30、100μM)
RT−PCRに用いたプライマー:
UCP1 Fw:GGCCTCTACGACTCAGTCCA(配列番号1)
UCP1 Rv:TAAGCCGGCTGAGATCTTGT(配列番号2)
GAPDH Fw:GCCAAAAGGGTCATCATCTC(配列番号3)
GAPDH Rv:CACACCCATCACAAACATGG(配列番号4)
[結果]
実験1:本実験では、UCP1遺伝子発現増強に対するピセアタンノールの濃度依存性を確認した。図1のグラフでわかるように、培地中のピセアタンノールの濃度が高くなるほど、UCP1遺伝子発現増強能も高くなる。そして、UCP1遺伝子発現増強能は、転写レベルで検出できるので、ピセアタンノールは、UCP1遺伝子転写活性化を増強している。
実験2:本実験では、各化合物のUCP1遺伝子発現増強能を比較した。図2のグラフでわかるように、ピセアタンノール、レスベラトロール、イソラポンチゲニン、ラポンチゲニンはいずれも、UCP1遺伝子発現増強能を有していた。特に、ピセアタンノールは、他の化合物の3分の1の濃度で、ほぼ同じ程度のUCP1遺伝子発現増強能を有している。

Claims (6)

  1. UCP1遺伝子発現増強剤であって、有効成分として、ピセアタンノール、レスベラトロール、イソラポンチゲニン(3,4',5-トリヒドロキシ-3'-メトキシ-trans-スチルベン)またはラポンチゲニン(3,3',5-トリヒドロキシ-4'-メトキシ-trans-スチルベン)を含有する発現増強剤。
  2. UCP1遺伝子転写活性化剤である、請求項1の発現増強剤。
  3. 細胞において、UCP1遺伝子の発現を増強させる方法であって、前記細胞をピセアタンノール、レスベラトロール、イソラポンチゲニン(3,4',5-トリヒドロキシ-3'-メトキシ-trans-スチルベン)またはラポンチゲニン(3,3',5-トリヒドロキシ-4'-メトキシ-trans-スチルベン)で処理する、方法。
  4. 前記細胞が白色脂肪細胞である、請求項3に記載の方法。
  5. 前記細胞が、ヒト以外の生物個体内の細胞である、請求項3または4に記載の方法。
  6. UCP1遺伝子の転写が活性化する、請求項2〜4のいずれかに記載の方法。
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