糖輸送担体の細胞内ソーティング機構とインスリン作用

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10044296
• Research Category: Grant-in-Aid for international Scientific Research
• Section: Joint Research .
• Research Institution: Yamaguchi University
• Principal Investigator: 岡 芳知 山口大学, 医学部, 教授 (70175256)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): MICHAEL P.Cz マサチューセッツ大学, 分子医学部門, ディレクター教授 ; JAMES E.Davi クイーンスランド大学, 分子生物学遺伝子工学センター, 教授 ; 片桐 秀樹 東京大学, 医学部・附属病院, 医員 ; 谷澤 幸生 山口大学, 医学部・附属病院, 講師 (00217142) ; 松谷 朗 山口大学, 医学部, 助教授 (10190464)
• Keywords: インスリン / 糖輸送 / GLUT4 / P13キナーゼ / Akt / PHドメイン / Grp1 / ARNO

Research Abstract

インスリンによる糖輸送促進機構は、細胞内の小胞に存在する糖輸送担体GLUT4(この小胞をGLUT4小胞と呼ぶ)を細胞膜に呼び出す、GLUT4のトランスロケーションで説明できる。このインスリン作用にはphosphatidylinositol 3-phosphate kinase(PI3kinase)の活性化が必須であるが、GLUT4小胞までのシグナルは明らかでない。そこで、PI3kinaseの下流のシグナル伝達経路で注目されているAkt(protein kinase B)について検討した。インスリン受容体を過剰に発現させたCHO-IR細胞で検討すると、インスリン刺激により、のみならず、PI3kinaseのp85サブユニット、p110サブユニットがともに細胞膜の特定領域に移動することが観察された。このAktの移動はAktのPHdomainを除いたり、PHdomainに変異を導入すると生じなかったが、308位と473位に変異を導入してこの部位のセリン・スレオニンリン酸化が生じないようにしても、またAKTのキナーゼ活性をつぶしても、インスリンによる細胞膜への移動は観察された。
ARNOやGrp1(米国Czech教授より供与)のPHdomainのみを発現させると、インスリン刺激により上記の細胞膜の特定部位に集合することから、この部位でPl(3,4,5)P3が集積していると考えられた。すなわち、インスリンによりPI3kinaseが活性化されるが、このPI3kinaseは細胞膜近傍の特定部位に集合するので、この細胞膜(近傍)部位でPI(3,4,5)P3が増加し、ここへPH domainを介してAktが引き寄せられ、引き寄せられることでPDK1によりリン酸化され活性化されるというダイナミックな情報伝達経路が考えられた。

Research Products

• [Publications] Ueda K,et al.: "Overexpression of mitochondrial FAD-linked glycerol-3-phosphate dehydrogenase does not correct glucose-stimulated insulin secretion from diabetic GK rat pancreatic islets." Diabetologia. 41. 649-653 (1998)
• [Publications] Nakazaki M,et al.: "Repetitive mitochondrial Ca^<2+> signals synchronize with cytosolic Ca^<2+> oscillations in the pancreatic beta-cell line, MIN6." Diabetologia. 41. 279-286 (1998)
• [Publications] Inoue H,et al.: "Isolation of full leng cDNA of mouse PAX4 gene and identification of its human homologue." Biochem Biophys Res Commun. 243. 628-633 (1998)
• [Publications] Ohta Y,et al.: "Identification snd functional analysis of SURI variants in Japanese with non-insulin-dependent diabetes mellitus." Diabetes. 47. 476-481 (1998)
• [Publications] Ishihara H,et al.: "Type I Phosphatidylinositol-4-phosphate 5-Kinases.Cloning of the third isoform and deletion/substitution analysis of members of this novel lipid kinase family." J Biol Chem. 273. 8741-8748 (1998)
• [Publications] Inoue H,et al.: "A gene encoding a transmembrane protein is mutated in patients with diabetes mellitus and optic atrophy(Wolfram syndrome)." Nature Genetics. 20. 143-148 (1998)
• [Publications] 井上康: "「肝の糖質代謝」肝臓病学" 医学書院, 15-22 (1998)
• [Publications] 松谷朗: "「チロシンキナーゼ、セリン/スレオニンキナーゼと情報伝達」肝臓病学" 医学書院, 314-319 (1998)