膵β細胞のインスリン分泌顆粒形成能が前駆体切断酵素Furinによって減弱する機序

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09470213
• Research Institution: Gunma University
• Principal Investigator: 竹内 利行 群馬大学, 生体調節研究所, 教授 (00109977)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 田中 滋康 静岡大学, 理学部, 教授 (90146233)
• Keywords: 膵β細胞 / furin / MIN6 / PTHrP / インスリン

Research Abstract

膵β細胞機能の低下は、インスリノーマ、及び分泌障害に基づくインスリン非依存型糖尿病で見られるように、インスリン含量低下、グルコース刺激によるインスリン分泌低下、血中プロインスリン/インスリン比の上昇、で特徴づけられる。我々は、非常に分化したβ細胞株MIN6は、プロインスリンをインスリンに転換する酵素PC2やPC3、分泌顆粒内の支持蛋白クロモグラニンA(CGA)などインスリンの調節性分泌に関与する蛋白を高発現するが、文化度の低いβ細胞株RINm5Fはこれらを消失し、逆に成長因子などの分泌経路である構成性経路に存在する前駆体切断酵素furinを高発現していることを報告した。MIN6はfurinをほとんど発現していないので、furin cDNAを強発現させると、PC2,PC3,CGAなど調節性経路の蛋白群の発現が低下し、インスリン含量の低下とグルコース刺激によるインスリン分泌能も減弱した。更に、MIN6は増殖速度が遅いが、furinを強発現させると増殖速度が増し、反比例的にインスリン含量が減少することを認めた。我々は、furinが発現する場合、その基質となる前駆体蛋白も共に発現することを見出した。例えば心筋肥大ではfurinと共に脳型利尿ペプチドが、再生肝ではTGFβが発現する。膵β細胞ではfurinによって生理活性化されるPTHrPがfurinと共発現する。例えばインスリノーマ10例を含む膵内分泌腫瘍21例を調べたところ、PTHrPとfurinはインスリノーマ全例で高発現し、他の腫瘍でも少数混在するインスリン陽性細胞でPTHrPとfurinが陽性であった。更にPTHrPは継代を重ね、インスリン含量が低下したMIN6細胞でfurinと共に高発現し、PTHrPはfurin発現を増強させた。最近我々はfurinを特異的に阻害するように変異させたα1アンチトリプシンをアデノウィルスベクターに導入した。これをMIN6に発現させてfurinの生理的役割を更に詳しく解析している。

Research Products

• [Publications] T.Kayo, Y.Sawada, M.Suda, et al.: "Propeotein-processing endoprotease furin controls growth of pancreatic β cells." Diabetes. 46. 1296-1304 (1997)
• [Publications] Y.Sawada, M.Suda, H.Yokoyama, et al.: "Stretch-induced hypertrophic growth of cardiocytes and processing of brain-type natriuretic peptide are controlled by proprotein-processing endoprotease furin." J.Biol.Chem.272. 20545-20554 (1997)
• [Publications] K.Takahashi, Y.Liu, N.Hayashi, et al.: "Production of bioactive salmon calcitonin from the nonendocrine cell lines COS-7 and CHO." Peptides. 18. 439-444 (1997)
• [Publications] Y.Konda, H.Yokota, T.Kayo, et al.: "Proprotein-processing endoprotease furin controls the growth and differentiation of gastric surface mucous cells." J.Clin.Invest.99. 1842-1851 (1997)
• [Publications] H.Hoshino, Y.Konda, T.Takeuchi.: "Co-expression of the proprotein-processing endoprotease furin and its substrate transforming growth factor β1 during the differentiation of rat hepatocytes." FEBS Lett.419. 9-12 (1997)
• [Publications] D.Lu, I.Saito, T.Takeuchi: "Regulatable production of insulin from hepatocytes:insulin production is up-regulated by glucagon and cAMP,down-regulated by insulin." Gene Therapy. (印刷中).
• [Publications] 竹内利行: "インスリン分泌機構:調節性分泌と構成性分泌" 科学評論社, 14 (1997)
• [Publications] 竹内利行: "増殖因子前駆体活性化酵素Furin:膵β細胞、心筋、胃粘膜上皮細胞における細胞高次機能制御" 最新医学社(印刷中), (1998)