196 日本循環器学会専門医誌　循環器専門医第23巻第 2号　2015年 9 月

上に局在することは，当初驚かれた．詳細な検討

の結果，2 箇所の膜貫通領域の近傍で切断され，

遊離した N 末端側の約500アミノ酸が核に移行す

ることが示された．この切断は細胞内コレステ

ロール量により精密に制御されており，コレステ

ロール過多のときには切断は起こらず，枯渇状況

では積極的に亢進する．この制御機構にかかわる

蛋白質として SCAP（SREBP cleavage activat-

ing protein）が発見された．SCAP は 8 回膜貫通

領域を持ち，C 末端側を細胞質に突き出すかたち

で主に小胞体膜上に存在する．一方，SREBP は

2 箇所の膜貫通領域を介してその N 末端，C 末端

の双方を細胞質に突き出すかたちで膜上にとどま

り，SREBP，SCAP の両 C 末端側で結合し，二量

体を形成する．SCAP には sterol-sensing domain

（SSD）があり，小胞体膜中のコレステロール量

が多いときには SSD にコレステロールが結合

し，構造変化した SCAP を insulin inducing gene

（Insig）が認識し，三量体を形成する．一方，コ

レステロールが減少すると，三量体形成は抑制さ

れ，SREBP-SCAP 二量体は Golgi へと輸送後，

膜結合部位周辺で蛋白分解酵素（S1P, S2P）に

よって 2 箇所の切断を受け，N 末端側が核に移行

して転写因子として働く2）（図 1）．SREBP-1 には

転写開始点の相違によって，SREBP-1a と-1c と

いう 2 つのアイソフォームが存在し，肝臓にお

いては SREBP-1c が主要なアイソフォームであ

は じ め に

　21世紀に入ってから爆発的に進展した大規模

トランスクリプトーム解析の結果，ヒトゲノムか

らは数万種類にも及ぶ新しい転写物が発現してい

ることが明らかとなった．これら新規の転写産物

は蛋白質のアミノ酸一次配列情報をコードしてい

ないことから non-coding RNA （ncRNA）と呼ば

れる．これらの ncRNA 群は，蛋白質が多彩な機

能を持つのと同様に，それぞれ多様な特性を持っ

ていると考えられている．従来から知られてい

るリボソーム RNA（rRNA）やトランスファー

RNA（tRNA）も ncRNA に分類されるが，RNA

interference（RNAi）経路において機能的に重要

な役割を担っている small ncRNA や，核内機能

ドメイン構築への関与が多数報告されている長鎖

の mRNA 型 ncRNA などが注目を集めている．

SREBP-1と SREBP-2

　転写因子 SREBP （sterol regulatory element-

binding protein）は，basic-helix-loop-helix-leucine

zipper（bHLH-Zip）ファミリーに属する転写因子

である1）．脊椎動物のゲノムには SREBP-1 と

SREBP-2 という相同遺伝子があり，ともに膜結

合型の前駆体蛋白としてつくられる．核で遺伝子

発現を制御する転写因子が膜蛋白質として小胞体

［Key words］　　SREBP-1，SREBP-2，LNA

197日本循環器学会専門医誌　循環器専門医第23巻第 2号　2015年 9 月

に対して，脂肪酸合成を調節し，細胞膜の恒常性

を維持することであると推測される．また，Scap

を欠損する Drosophila は生存でき，dSREBP を

切断することもできるため，哺乳類とは異なる

dSREBP 活性化の機構が Drosophila には存在す

る可能性がある5）．また，最近膜蛋白の主要な構

成成分であるホスファチジルコリンの欠乏が，

SREBP-1 の核移行を促すことが示され，細胞膜

の恒常性に対する SREBP の更なる重要性が示さ

れた6）．

　生物は，エネルギーを脂質というかたちで蓄積

するシステムを飢餓からの生き残り戦略として進

化させてきた可能性がある．SREBP-1 に相当す

る SREBP から SREBP-2 が別個に存在するのは

無脊椎動物から脊椎動物が分かれてからであ

り7），このときに遺伝子重複が起きたと考えられ

る．脂肪酸とコレステロールの合成と代謝を独立

して制御する必要が生じたために遺伝子重複が起

き，SREBP-1 と SREBP-2 が生じたとも考える

こともできるため，興味は尽きない．

る3）．SREBP-1c は脂肪酸・中性脂肪合成系の諸

酵素遺伝子の転写を司り，SREBP-2 はコレステ

ロール合成，取り込みの遺伝子の転写を司る．

SREBP-1 は脂肪酸によって feedforward 的に調

節を受けるが，SREBP-2 はコレステロール量に

よって feedback を受けるように，それぞれ異な

る調節機構がある．

系統発生からみた SREBPs

　系統発生の観点からみると，SREBP の相同体

は真菌，酵母，線虫など，真核細胞から存在し，

無脊椎動物には 1 種の SREBP のみが存在する．

実際，Drosophila には哺乳類の SREBP，SCAP，

S1P，S2P に相当する遺伝子があり，N 末端が核

に移行する点も同様であるが，核に移行した

dSREBP（Drosophila の SREBP）は脂肪酸の生

合成にかかわる遺伝子を正に制御するが，コレス

テロールやイソプレノイドの生合成は促進しな

い4）．また，S1P による切断はパルミチン酸の存

在によって抑制されるが，ステロールでは抑制さ

れない．したがって dSREBP の働きは，パルミ

チン酸やパルミチン酸由来の脂肪酸の過剰や欠乏

コレステロールが低下

Insig

SCAPSREBP

コレステロール

小胞体

S1P

S2P

SRE

核SREBP

SCAP

Golgi 体

図 1　SREBP の活性化機構

コレステロールが低下すると膜結合

型の前駆体蛋白が，ゴルジ体へ

SCAP （SREBP cleavage activating protein）によって輸送され，膜結

合部位周辺で蛋白分解酵素（S1P, S2P）によって 2 箇所の切断を受け

ると N 末端側が核に移行して転写

因子として働く．

198 日本循環器学会専門医誌　循環器専門医第23巻第 2号　2015年 9 月

3’UTR を認識して，標的 mRNA を不安定化す

るとともに翻訳抑制を行うことで蛋白質産生を抑

制する．

　また，系統発生の観点から調べると，miR-33は

Drosophila から存在し（dme-miR-33），dSREBP

のイントロンに存在する．その後，遺伝子重複が

起き，SREBP-1 と SREBP-2 が生じた際に miR-

33b と miR-33a としてそれぞれのイントロンに

残ったと推測される（図 2）．興味深いことに，

げっ歯類の SREBP-1 のイントロンには miR-33b

の一部しか残っておらず，miR-33b は存在しな

い．

miR-33a の働き

　上述のように，マウスには miR-33b が存在し

ないために，miR-33a の機能が先に明らかにさ

れた．2010年，われわれを含む複数の研究グルー

プによって，miR-33がコレステロール代謝に重

要な働きをすることが相次いで報告された10～12）．

他者の検討は miR-33a に対するアンチセンスオ

リゴを用いたものであったが，われわれは miR-

33a の欠損マウスを作製することにより，その生

体での機能を明らかにした．miR-33a の標的遺

microRNA-33a/b

　microRNA（miRNA; miR）は21から25塩基程

度の small ncRNA であり，進化の過程をさかの

ぼると，カイメン（sponge）からその存在が知ら

れている8）．miRNA の数は生物の複雑さととも

に増加し，ヒトゲノムには2500個以上の miRNA

が存在するとみられ（miRBase20 http://www.

mirbase.org/），これまでに miRNA が関与する

ことが明らかにされた現象は，発生・分化，細胞

増殖のみならず，病態の形成まで多岐にわたる．

また，1 つの miRNA が数百の遺伝子を制御する

可能性があることや，1 つの遺伝子が複数の

miRNA によって制御されていることも知られて

いる．

　ほとんどの miRNA には，合成から機能を発

揮する経路に至るまで，共通のメカニズムがあ

る9）．primary miRNA 転写物（pri-miRNA）はス

テムループのヘアピン構造を 1 つまたは複数持

ち，その多くは polII を介して転写される．これ

が核内で Drosha と呼ばれる RNase Ⅲ系酵素に

よって切断を受け，ヘアピン形態で70塩基程度

の中間前駆体である precursor miRNA（pre-

miRNA）がつくられる．核内で生成された pre-

miRNA は Exportin5 によって核から細胞質へと

輸送される．細胞質では別の RNase Ⅲ酵素であ

る Dicer により，ループ部分を切り落とされるこ

とにより，二本鎖 RNA となる．二本鎖 mature

miRNA は， 多 く の 場 合 そ れ ぞ れ precursor

miRNA のうち，ヘアピンを挟んだ 2 つの stem

部分から由来する．そのうちの 1 本が成熟型

miRNA として RNA-induced silencing complex

（RISC）へと取り込まれる．miRISC と呼ばれる

この複合体によって miRNA としての機能が発揮

される．precursor の5’末端側から発現するもの

に-5p，3’末端から発現するものに-3p をつけ

て，has-miR-33a-5p などのように表記する．

miR-33a，-33b の場合はどちらも主として-5p の

発現が多いため，-5p，-3p の表記は省略される

ことが多い．miRNA の主な役割は標的遺伝子の

図 2　系統発生からみた miR-33a と miR-33bDrosophila には dme-miR-33が dSREBP のイントロンに存

在 す る． そ の 後， 遺 伝 子 重 複 が 起 き，SREBP-1 と

SREBP-2 が生じた際に miR-33b と miR-33a がそれぞれ

のイントロンに残ったと推測される．

無脊椎動物

遺伝子重複脊椎動物

ヒト

Exons 1-6 dme-miR-33 Exons 7&8

Exons 1-17 hsa-miR-33b Exons 18-20

dSREBP

hSREBP-1Chromosome 17

Exons 1-16 hsa-miR-33a Exons 17-19

hSREBP-2Chromosome 22

199日本循環器学会専門医誌　循環器専門医第23巻第 2号　2015年 9 月

巣を検討した．この結果，コレステロール含有食

負荷 miR-33Apoe ダブルノックアウトマウス

（miR-33-/-Apoe-/-）においてはプラークのサイズ

（図 4）と脂質蓄積量，CD68陽性細胞数，CD3 陽

性細胞数，VCAM-1 発現面積，iNOS 陽性面積

が低下した13）．

miR-33b の機能

　miR-33はマウスでは 1 つ（miR-33a），ヒトで

は 2 つ存在する（miR-33a, miR-33b）が，miR-

33b の機能の解析はマウスにないために困難で

あった．われわれは，miR-33を 2 つ持つマウス

（ヒト化マウス）を作製した14）．イントロンの改

変を行ったが，特にスプライシングには異常がな

伝子には ABCA1があるが，その3’-UTR には

miR-33a の結合配列が 3 箇所，種を越えて保存さ

れている．ABCA1 は HDL の形成に必須であり，

その異常はタンジール病を引き起こす．ABCA1

の変異は動脈硬化症の重要な危険因子であること

が疫学的にわかっており，ABCA1 の発現や活性

の増強は脂質恒常性の改善の重要なターゲットで

ある．miR-33a 欠損マウスにおいて ABCA1 の蛋

白発現は上昇し，著明な HDL コレステロールの

上昇を認めた（図 3）．さらに，miR-33a の欠損

が動脈硬化に与える影響を調べる目的で，われわ

れは miR-33a 欠損マウスとマウスの動脈硬化モ

デルである Apoe 欠損マウスとを交配した．この

マウスを 6 週齢から0.15％のコレステロール含有

食を16週間摂取させ，22週齢において動脈硬化

図 3　miR-33a 欠損マウスの表現型

A：マウス肝臓での ABCA1，SREBP-2（前駆体，成熟型）の蛋白発現．左は雄，右は雌．

B：血中脂質のプロファイル．破線は miR-33欠損マウス．ピークが HDL-C を示す． （文献12より引用）

＋/＋

ABCA1

GAPDH

－10

SREBP-2(Precursor)

SREBP-2(Mature)

A

B

－/－ ＋/＋

ABCA1

GAPDH

SREBP-2(Precursor)

SREBP-2(Mature)

－/－

1401301201101009080706050

Cholesterol

Absorbance Units [mV]

403020

20

100

30(分)2928272625

Elution time

男性

24232221

＋/＋－/－

－10

1101009080706050403020100

Cholesterol

Absorbance Units [mV]

20 30(分)2928272625

Elution time

女性

24232221

＋/＋－/－

200 日本循環器学会専門医誌　循環器専門医第23巻第 2号　2015年 9 月

込まれる特性もあり，皮下注射などの投与で全身

に効果を及ぼすことができる．初期は完全な相補

配列が用いられていたが，標的遺伝子を決める

シード配列に対する相補性を重視した，16塩基や

く，miR-33b の発現はそのホストの遺伝子であ

る Srebf1 とほぼ並行して上昇を認めた．このマ

ウス（KI＋/＋）の血清脂質のプロファイルを検討

したところ，図 5のように miR-33a 欠損マウス

とは反対に HDL-C の減少を認めた．

治療応用としての miRNA 制御法

　miRNA を標的とした疾患治療薬の開発には，

①miRNA 発現による治療標的遺伝子の抑制，②

疾患特異的に発現亢進した miRNA の抑制，の 2

種類が考えられる．

　①については，二本鎖 RNA にコレステロール

などの脂質を結合させ，細胞膜透過性を持たせ

て投与する方法や，ウイルスベクターを用いて

miRNA を過剰発現させる方法がある．②では，

体内で極めて安定な locked nucleic acid （LNA）

などの核酸誘導体を用いて合成された antimiR

が開発されている．これは，配列特異的に親和力

も高く，理想的な核酸オリゴ医薬となる可能性が

ある．LNA は安定性が高いため，ドラッグ・デ

リバリー・システム（DDS）なしで細胞に取り

図 4　miR-33-/-Apoe-/- マウスと miR-33＋/＋

Apoe-/- マウスの動脈硬化病変の比較．

マウス大動脈を Sudan Ⅳ染色し，面積を測定した．

***p ＜0.001 （文献13より引用）

0

40

30

miR-33＋/＋ Apoe－/－

Atherosclerotic lesion area

20

10

miR-33＋/＋

Apoe－/－miR-33－/－

Apoe－/－

＊＊＊

miR-33－/－ Apoe－/－

(%)

図 5　 野生型（WT）と miR-33b ノックイン（KI）マウ

スの血中脂質のプロファイル．

破線は miR-33bKI マウス．ピークが HDL-C を示す．

（文献14より引用）

030

Absorbance Units

150WT(mV)

100

50

20 22 24 26Elution time

28

KI＋/＋

201日本循環器学会専門医誌　循環器専門医第23巻第 2号　2015年 9 月

tial expression of exons 1a and 1c in mRNAs for ste-

rol regulatory element binding protein-1 in human

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C in vivo. Sci Rep 2014; 4: 5312

8 塩基の antimiR が工夫されている．8 塩基に

よって，同種の miRNA ファミリー全体を抑制す

る効果を出すこともできると報告されている．

miR-33a/b の抑制については，全身に対して完

全な抑制を行うと肥満などの副作用がありうるた

めに，DDS を用いた局所での抑制が望まれる．

ま　と　め

　以上のように，脂肪酸とコレステロールの制御

に重要な働きを持つ SREBP-1 と SREBP-2 の

イントロンに存在する miR-3b と miR-33a は，

ABCA1 や SREBP-1 をはじめとする多くの脂質

代謝制御にかかわる分子を制御することが明らか

となってきた．SREBP-1，-2 とともに mR33b，

-33a が発現変動することから，さらに複雑かつ

緻密な制御が存在すると考えられる z．今後，

miR-33a/b の詳細な機能解明が，生体の脂質代

謝調節機構の理解を深めることになると考えら

れる．体内で極めて安定な locked nucleic acid

（LNA）などの核酸誘導体は新たな薬剤として有

望である．時間的，空間的な miRNA の制御が可

能となるような DDS の開発が待たれる．

　著者の COI（conflicts of interest）開示：本論文発表

内容に関連して特に申告なし

文　　献

1） Brown MS, Goldstein JL: The SREBP pathway: reg-

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2） Brown MS, Goldstein JL: Cholesterol feedback: from

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