温度生物学トピックス
ミトコンドリアのROSが熱産生によるエネルギー消費とUCP1のスルフェニル化を調節する
文献紹介者；福岡歯科大学 細胞分子生物学講座 分子機能制御学分野 講師
内田 邦敏
恒温動物が寒冷にさらされると熱を産生して体温を維持しますが、その経路には震え熱産生と非震え熱産生があります。その中でも非震え熱産生は、主に褐色脂肪組織やベージュ脂肪組織によって行われています。いずれの場合も寒冷にさらされると交換神経活動が亢進することで起こります。また、脂肪細胞からの熱産生はエネルギーを消費し肥満や糖尿病を改善することから、近年研究が盛んに行われています。褐色脂肪組織やベージュ脂肪組織は化学エネルギーを熱に変換していますが、この熱産生は脱共役タンパク質1（UCP1）が担っています。しかし、交感神経活動の亢進によってUCP1の脱共役が起こるメカニズムは2012年に長鎖脂肪酸によってUCP1によって活性化されることが報告されていますが(参照文献)、未だ謎のままです。
今回Chouchaniらの報告では、褐色脂肪組織における熱産生の過程でミトコンドリアの活性酸素種（ROS）のレベルが大幅に上昇することを示しています。また、ミトコンドリアのROSを薬理学的に枯渇させると、低温曝露時に低体温が引き起こされ、全身のエネルギー消費のUCP1依存的増加が抑制されます。さらに、熱産生に関わるROSは、UCP1のCys253が熱産生過程でスルフェニル化されるが、スルフェニル化されなくした変異体（Cys253Ala）を持つ褐色脂肪細胞は、熱産生能が大きく低下していました。この研究は、褐色脂肪組織でのUCP1依存的な熱産生のメカニズムの一つを明らかにしており、肥満や糖尿病などの代謝疾患の新たな治療法の確立につながることが期待されます。
Edward T. Chouchani, Lawrence Kazak, Mark P. Jedrychowski, Gina Z. Lu, Brian K. Erickson, John Szpyt, Kerry A. Pierce, DinaLaznik-Bogoslavski, Ramalingam Vetrivelan, Clary B. Clish, Alan J. Robinson, Steve P. Gygi, Bruce M. Spiegelman
Mitochondrial ROS regulate thermogenic energy expenditure and sulfenylation of UCP1
Nature 532, 112–116 (07 April 2016) doi:10.1038/nature17399
参照文献；
Fedorenko A1, Lishko PV, Kirichok Y.
Mechanism of fatty-acid-dependent UCP1 uncoupling in brown fat mitochondria.
Cell 151, 400-413 (Oct 12 2012) doi: 10.1016/j.cell.2012.09.010.
