細胞増殖因子による動物細胞の糖輸送・糖輸送体遺伝子発現の調節機構

1993 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 04671384
• Research Institution: NATIONAL INSTITUTE OF HEALTH
• Principal Investigator: 北川 隆之 国立予防衛生研究所, 細胞化学部, 室長 (80092188)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 赤松 穣 国立予防衛生研究所, 細胞化学部, 部長 (00072900)
• Keywords: グルコース輸送活性 / GLUT1タンパク質 / N-結合型糖鎖修飾 / TGFbeta / ヒトがん病態

Research Abstract

動物細胞の糖輸送体遺伝子GLUT1は、細胞膜に存在する分子量55kDの糖タンパク質をコードし、グルコース輸送活性を調節している。マウス3T3細胞におけるグルコース輸送およびGLUT1遺伝子発現は、増殖調節因子のTGFbetaによりG1期に促進されるが、同時にGLUT1タンパク質の糖鎖構造が高分岐型に修飾され、約65kDに変化した。この糖鎖修飾に伴い、細胞膜GLUT1タンパク質のグルコースに対する親和性が高くなっていた。これらの知見は、動物細胞は増殖因子のシグナルに応じて、細胞周期に依存してGLUT1タンパク質の量的、質的な発現を調整することにより、グルコース輸送を調節していることを示す。
ついで、ヒトがん細胞株について、GLUT1タンパク質の発現変化を調べたところ、子宮がん細胞(Hela)および肺がん細胞(A549)において糖鎖異常が認められた。Hela細胞におけるGLUT1タンパク質の糖鎖異常は、正常肺線維芽細胞との融合により造腫瘍性を失った細胞株では正常型に復帰したのに対し、造腫瘍性にある融合株では異常型を示した。これらの糖鎖構造変化について、更に特異的な糖分解酵素による解析を行った結果、がん化に伴うGLUT1タンパク質の糖鎖異常は、主としてN-結合型糖鎖の鎖長の伸展によることが示唆された。また、これらの糖鎖構造変化に対応して、がん化細胞のグルコース親和性も著明に増加していた。以上の結果は、GLUT1タンパク質の糖鎖構造はヒトがん病態と密接な関連があり、更にこれらの機能調節にはヒト11番染色体の癌抑制遺伝子が重要な役割を果たすことを強く示唆した。

Research Products

• [Publications] A.Masumi,Y.Aakamatsu and T.Kitagawa.: "Modulation of the syuthesis andglycosylation of the glucose transporter protein by transforming growth factor-beta1 in Swiss 3T3 fibroblasts." Biochim.Biophys.Acta,. 1145. 227-234 (1993)
• [Publications] M.Iwaki,S.Kumagai,Y.Akamatsu and T.Kitagawa,: "Aflatoxin B1-binding proteins in primary cultured hepatocytes of chicken embryo:Studies in vivo and in vitro." Biochim.Biophys.Acta,. 1225. 83-88 (1993)
• [Publications] A.Masumi,Y.Akamatsu,amd T.Kitagawa,: "Alteration by transforming growth factor-beta1 of asparagine-linked sugar chains in glucose transporter protein in Swiss 3T3 cells." Biochim.Biophys.Acta,. in press.(1994)
• [Publications] 北川隆之: "増殖因子による動物細胞のグルコース輸送制御" 蛋白質核酸酵素. 38(5). 857-863 (1993)
• [Publications] 北川隆之: "動物細胞表面膜の透過性調節機構とその薬学的応用" 薬学雑誌. 113. 273-284 (1993)