成体ゼブラフィッシュ肝臓におけるチトクロムP450遺伝子の転写プロファイリング

Transcriptional profiling of cytochrome P450 genes in the liver of adult zebrafish, Danio rerio.

• Akira Kubota
• Yusuke K Kawai
• Natsumi Yamashita
• Jae Seung Lee
• Daisuke Kondoh
• Shuangyi Zhang
• Yasunobu Nishi
• Kazuyuki Suzuki
• Takio Kitazawa
• Hiroki Teraoka

抄録

生物医学的、毒物学的、発生学的研究においてゼブラフィッシュを使用することが増えているが、その際にはチトクロームＰ４５０（ＣＹＰ）についての明確な知識が必要である。ゼブラフィッシュにおけるCYP遺伝子の全網羅的な解析と初期発生期の転写産物の発現が既に調べられている。本研究では、ゼブラフィッシュ成体肝臓におけるCYP遺伝子の発現をRNA-seq法を用いて網羅的に解析した。その結果、CYP2AD2、CYP3A65、CYP1A、CYP2P9、CYP2Y3がゼブラフィッシュ成体肝臓で男女ともに発現している主要なCYP遺伝子であることが明らかになった。選択されたCYP遺伝子の定量的リアルタイムRT-PCR解析は、我々のRNA-seqデータをさらに裏付けるものであった。CYP1A、CYP1B1、CYP1D1およびCYP2N13の転写物レベルには有意な性差があり、すべての場合において男性の方が女性よりも高い発現レベルを示した。また、CYP2AD2とCYP2P9についても同様の特徴が認められ、ゼブラフィッシュ成体肝臓におけるいくつかのCYP遺伝子の構成的発現が性特異的に制御されていることが示唆された。本研究では、ゼブラフィッシュ成体肝臓において、いくつかの「オーファン」CYP遺伝子が優性アイソザイムとして発現していることが明らかになり、これらのCYP遺伝子が肝機能や薬物代謝に重要な役割を果たしていることが示唆された。今回の結果は、ゼブラフィッシュを用いた創薬・毒性学研究の基盤を確立するものである。

Increasing use of zebrafish in biomedical, toxicological and developmental studies requires explicit knowledge of cytochrome P450 (CYP), given the central role of CYP in oxidative biotransformation of xenobiotics and many regulatory molecules. A full complement of CYP genes in zebrafish and their transcript expression during early development have already been examined. Here we established a comprehensive picture of CYP gene expression in the adult zebrafish liver using a RNA-seq technique. Transcriptional profiling of a full complement of CYP genes revealed that CYP2AD2, CYP3A65, CYP1A, CYP2P9 and CYP2Y3 are major CYP genes expressed in the adult zebrafish liver in both sexes. Quantitative real-time RT-PCR analysis for selected CYP genes further supported our RNA-seq data. There were significant sex differences in the transcript levels for CYP1A, CYP1B1, CYP1D1 and CYP2N13, with males having higher expression levels than those in females in all cases. A similar feature of gender-specific expression was observed for CYP2AD2 and CYP2P9, suggesting sex-specific regulation of constitutive expression of some CYP genes in the adult zebrafish liver. The present study revealed several "orphan" CYP genes as dominant isozymes at transcript levels in the adult zebrafish liver, implying crucial roles of these CYP genes in liver physiology and drug metabolism. The current results establish a foundation for studies with zebrafish in drug discovery and toxicology.