運動が糖尿病を抑制する分子機序の遺伝子工学的アプローチによる解明

• Project/Area Number: 21240063
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Sports science
• Research Institution: Tokyo Metropolitan University
• Principal Investigator: 藤井 宣晴 Tokyo Metropolitan University, 教授 (40509296)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 眞鍋 康子 首都大学東京, 人間健康科学研究科, 助教 (60467412) ; 北 一郎 首都大学東京, 人間健康科学研究科, 教授 (10186223)
• Project Period (FY): 2009 – 2011
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2011)
• Budget Amount: ¥46,800,000 (Direct Cost: ¥36,000,000、Indirect Cost: ¥10,800,000); Fiscal Year 2011: ¥9,750,000 (Direct Cost: ¥7,500,000、Indirect Cost: ¥2,250,000); Fiscal Year 2010: ¥13,520,000 (Direct Cost: ¥10,400,000、Indirect Cost: ¥3,120,000); Fiscal Year 2009: ¥23,530,000 (Direct Cost: ¥18,100,000、Indirect Cost: ¥5,430,000)
• Keywords: 糖取り込み / 骨格筋 / 筋収縮 / 運動 / AMPキナーゼ / SNARK / 糖輸送 / 細胞内情報伝達 / インスリン / 遺伝子組み換えマウス / 糖尿病

Research Abstract

運動の重要な要素の一つ「筋収縮」は、インスリンに比肩する強力な糖取り込み促進効果を骨格筋にて発揮するが、その細胞内メカニズムは長く不明のままであった。これまで申請者は、(1)運動/筋収縮はインスリンとは異なる細胞内情報伝達経路で糖取り込みを促進する、(2)AMPキナーゼと呼ばれる分子が糖取り込みの調節に関与している、(3)加えて、筋収縮時の調節にはAMPキナーゼ以外の分子も関与する、(4)その未知の分子はAMPキナーゼと同様にLKB1の下流で働く分子の可能性がある、ことを明らかにしてきた。平成22年度は、LKB1を骨格筋時的にノックアウトした遺伝子組換えマウスを用いて、AMPK-related kinaseファミリー・メンバーの一員であるSucrose nonfermenting AMPK-related kinase(SNARK)が、筋収縮時に糖取り込みを促進させる細胞内情報伝達を媒介する分子であることを明らかにした。以上のことから、骨格筋には少なくとも糖取り込みを促進する細胞内情報伝達経路が3つ存在し(インスリン経路、AMPキナーゼ経路、SNARK経路)、筋収縮および運動による糖取り込みはAMPキナーゼおよびSNARK経路によって調節されていると考えられた。

Research Products

• [Journal Article] Myo 1c regulates glucose uptake in mouse skeletal muscle. (2011)
  • Author(s): Toyoda T, An D, et al.
  • Journal Title: J.Biol.Chem. Volume: (In press)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Sucrose nonfermenting AMPK-related kinase (SNARK) mediates contraction-stimulated glucose transport in mouse skeletal muscle. (2010)
  • Author(s): Koh HJ, Toyoda T, Fujii N, et al.
  • Journal Title: Proc Natl.Acad.Sci.USA. Volume: 107(35) Pages: 15541-6
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] TBC1D1 regulates insulin- and contraction-induced glucose transport in mouse skeletal muscle. (2010)
  • Author(s): An D, Toyoda T, et al.
  • Journal Title: Diabetes. Volume: 59(6) Pages: 1358-65
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Ablation of LKB1 in the heart leads to energy deprivation and impaired cardiac function. (2010)
  • Author(s): Jessen N, Koh HJ, et al.
  • Journal Title: Biochim Biophys Acta. Volume: 1082(7-8) Pages: 593-600
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] CaMKII regulates contraction-but not insulin-induced glucose uptake in mouse skeletal muscle. (2010)
  • Author(s): Witczak CA, Jessen N, et al.
  • Journal Title: Am.J.Physiol Volume: 298(6)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] TBCD1 regulates insulin- and contraction-induced glucose transport in mouse skeletal muscle.
  • Author(s): An D
  • Journal Title: Diabetes (In press)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] CaMKII Regulates Contraction-Induced, But Not Insulin-Induced, Glucose Uptake in Mouse Skeletal Muscle.
  • Author(s): Witczak CA
  • Journal Title: Am.J.Physiol (In press)
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Development of the cultured-muscle cell (C2C12) contraction systemby electric stimulation (2011)
  • Author(s): Manabe Y, Miyatake S, Okeda A, Nakano T, Hirshman MF, Goodyear LJ, Fujii N
  • Organizer: 2011 The International Academy of Sportology
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2011-03-05
• [Presentation] 生活習慣病予防と運動:分子生物学からの提言 (2011)
  • Author(s): 藤井宣晴
  • Organizer: 第12回日本健康支援学会
  • Place of Presentation: 福岡
  • Year and Date: 2011-02-19
• [Presentation] AMPK and AMPK-related kinases in skeretal muscle. (2010)
  • Author(s): Goodyear LJ, Koh HJ, Lessard L, Toyoda T, An D, Fujii N, Hirshman MF
  • Organizer: FASEB SRC (AMPK)
  • Place of Presentation: 京都
  • Year and Date: 2010-10-05
• [Presentation] Effect of AICAR on SNARK activity in mouse skeletal muscle. (2010)
  • Author(s): Koh HJ, Fujii N, Toyoda T, Hirshman MF, Goodyear LJ
  • Organizer: 2010 FASEB SRC (AMPK)
  • Place of Presentation: 京都
  • Year and Date: 2010-10-05
• [Presentation] Myo 1c Regulates Glucose Uptake in Mouse Skeletal Muscle. (2010)
  • Author(s): Toyoda T, An D, Witczak CA, Koh HJ, Hirshman MF, Fujii N, Goodyear LJ
  • Organizer: 70^<th> Scientific Sessions American Diabetes Association
  • Place of Presentation: Orland
  • Year and Date: 2010-06-26
• [Presentation] 骨格筋研究における新規収縮モデル系とその応用 (2010)
  • Author(s): 眞鍋康子
  • Organizer: 第2回 分子骨格筋代謝研究会
  • Place of Presentation: 京都
  • Year and Date: 2010-05-22
• [Presentation] 筋収縮による骨格筋の糖輸送促進の調節メカニズムとその意義 (2010)
  • Author(s): 藤井宣晴
  • Organizer: 日本農芸化学会シンポジウム
  • Place of Presentation: 東京大学駒場キャンパス
  • Year and Date: 2010-03-30
• [Book] 基礎栄養学(改訂版)光生館,第2章 摂食行動 (2010)
  • Author(s): 眞鍋康子(伏木亨, 吉田宗弘編著)
  • Total Pages: 221
  • Publisher: 光生館