Role of O-GlcNAcylation in the Intestinal epithelial cells

• Project/Area Number: 19K08998
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 54040:Metabolism and endocrinology-related
• Research Institution: Shiga University of Medical Science
• Principal Investigator: Ugi Satoshi 滋賀医科大学, 医学部, 講師 (20378483)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2021)
• Budget Amount: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000); Fiscal Year 2021: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2020: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2019: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
• Keywords: 糖鎖修飾 / 腸管 / SGLT1 / 腸管上皮 / 糖尿病

Outline of Research at the Start

腸管は神経系を介して中枢や肝臓と臓器間ネットワークを形成して代謝調節を行っていることや、腸内細菌がエネルギー産生、肥満、代謝調整に関与していることが明らかになり、大きな注目を浴びている。
本研究は、腸におけるO-GlcNAc修飾の生理的役割を明らかにすることにより、腸上皮の機能低下が、全身の代謝へどのような影響があるか、さらには、糖尿病におけるO-GlcNAc修飾の変化、腸管機能が変化しているかを明らかにする。さらには、O-GlcNAc修飾を調節することにより、腸管機能を改善できる可能性を追求する。

Outline of Final Research Achievements

To elucidate the effects of O-GlcNAcylation in the intestinal epithelium on nutrient absorption and glucose metabolism, we generated intestinal epithelial cell-specific Ogt gene-deficient mice and examined their phenotype. Ogt-VKO mice showed low body weight, hypoglycemia, and suppressed glucose elevation in an oral glucose tolerance test. We found that SGLT1 expression was downregulated in the small intestine. Furthermore, in an enteroendocrine cell-line STC-1 cells, increasing or decreasing O-GlcNAcylation resulted in a similar change in SGLT1 expression as in the KO mice, suggesting that O-GlcNAcylation is involved in carbohydrate absorption in the intestinal tract.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

消化管を介した糖吸収が、全身の代謝に関わるという点で画期的である。O-GlcNAc修飾は腸管内の糖質を感知することで、PKA-CREBを介してSGLT1の発現を調整しており、O-GlcNAc修飾を介したグルコース吸収の抑制は肥満、糖尿病の新しい治療法につながる可能性があると考えられた。

Research Products

• [Journal Article] Glycaemia and body weight are regulated by sodium-glucose cotransporter 1 (SGLT1) expression via O-GlcNAcylation in the intestine (2022)
  • Author(s): Nishimura Kimihiro、Fujita Yukihiro、Ida Shogo、Yanagimachi Tsuyoshi、Ohashi Natsuko、Nishi Kiyoto、Nishida Atsushi、Iwasaki Yasumasa、Morino Katsutaro、Ugi Satoshi、Nishi Eiichiro、Andoh Akira、Maegawa Hiroshi
  • Journal Title: Molecular Metabolism Volume: 59 Pages: 101458-101458
  • DOI: 10.1016/j.molmet.2022.101458
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] 腸管でのO-GlcNAc修飾はブドウ糖吸収を制御し、糖代謝の恒常性に寄与している (2021)
  • Author(s): 西村公宏、藤田征弘、井田昌吾、柳町剛司、西田淳史、安藤 朗、森野勝太郎、卯木 智、前川 聡
  • Organizer: 第36回日本糖尿病合併症学会
• [Presentation] 腸管でのO-GlcNAc修飾はブドウ糖吸収を制御し、糖代謝の恒常性に寄与している (2021)
  • Author(s): 西村公宏、藤田征弘、井田昌吾、柳町剛司、西田淳史、安藤 朗、森野勝太郎、卯木 智、前川 聡
  • Organizer: 第64回 日本糖尿病学会年次学術集会 年次学術集会
• [Presentation] 腸管上皮細胞のO-GlcNAc修飾は栄養吸収の調整に重要である (2020)
  • Author(s): 西村公宏、藤田征弘、井田昌吾、柳町剛司、西田淳史、安藤 朗、森野勝太郎、卯木 智、前川 聡
  • Organizer: 第63回日本糖尿病学会年次学術集会
• [Presentation] 腸管でのΟ-GlcNAc修飾は吸収を介して糖代謝の恒常性に寄与している (2020)
  • Author(s): 西村 公宏, 藤田 征弘, 井田 昌吾, 柳町 剛司, 森野 勝太郎, 卯木 智, 前川 聡, 安藤 朗, 西田 淳史
  • Organizer: 第35回日本糖尿病合併症学会
• [Presentation] 腸管上皮細胞のO-GlcNAc修飾は栄養吸収に重要である (2019)
  • Author(s): 西村 公宏, 井田 昌吾, 森野 勝太郎, 大橋 夏子, 藤田 征弘, 今井 隆行, 西田 淳史, 杉谷 義彦, 安藤 朗, 卯木 智, 前川 聡
  • Organizer: 第62回日本糖尿病学会年次学術集会 2019.5.23-25