インスリンによる糖輸送促進機構への時的空間的アプローチ

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11470234
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Research Institution: Yamaguchi University
• Principal Investigator: 岡 芳知 山口大学, 医学部, 教授 (70175256)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 片桐 秀樹 東京大学, 医学部・附属病院, 医員(臨床) ; 青木 稔 山口大学, 医学部, 助手 (70304475) ; 井上 寛 山口大学, 医学部・附属病院, 助手 (20294639) ; 升島 努 広島大学, 医学部, 教授 (10136054)
• Keywords: インスリン / PI3キナーゼ / Akt / PH domain / PDK1

Research Abstract

PI3キナーゼの次のシグナル伝達分子として注目されているAkt(protein kinases B)に着目して検討した。CHO-IR細胞に野生型Aktを発現させると、インスリン非存在下では細胞質に濔慢性に存在し、特に核に多く存在した。インスリン添加により、Aktは細胞膜に認められるようになり、アクチンの染色により、この部位がmembrane ruffleであることが判明した。このインスリンによるAktの細胞膜へのトランスロケーションはadenovirusで発現させたAktだけではなく、内因性のAktでも同様に認められた。さらに、membrane ruffleへ移動したAktだけではなく、内因性のAktでも同様に認められた。さらに、membrane ruffleへ移動したAktはリン酸化を受けることが、リン酸化Aktに特異的な抗体を用いて示された。このようなインスリンによるAktの移動とリン酸化による活性化は、delta p85の発現やワートマニンの添加により阻止され、インスリンによるPI3kinase活性化の下流に存在すると考えられた。また、このAktのトランスロケーションは、PH domainの欠如や変異により生じなくなる一方、キナーゼ活性のないK179Mやリン酸化されないT308A/S473Aもインスリン刺激によりmembrane rulffleへ移動した。すなわち、トランスロケーションにはPH domainが必須であるが、キナーゼ活性は必要でない。さらに、このmembrane ruffleにはPI3kinaseも移動すること、また、ARNOのPH domainやGRP1のPH domainを発現させると、インスリン刺激によりmembrane ruffleに移動することが示され、この部位でPI(3,4,5)P3が産生されていると考えられた。以上の結果により、インスリンによるAktの活性化は以下のように考えられる。すなわち、インスリンによりPI3キナーゼが活性化されるが、この時、PI3キナーゼは細胞膜に形成されたmembrane ruffleに移動し、ここでPI(3,4,5)P3を産生する。AktはそのPH domainにより、このPI(3,4,5)P3に引き寄せられトランスロケートし、membrane ruffle部位でPDK1によりリン酸化を受け活性化される。以上、細胞内局在を変えることによるダイナミックな活性化機構が考えられる。

Research Products

• [Publications] Ishihara H, et al.: "Enhanced phosphoinositide hydrolysis via overexpression of phospholipase C β1 or δ 1 inhibits stimulus-induced insulin release in insulinoma MIN6 cells."Biochem Biohpys Res Commun. 254. 77-82 (1999)
• [Publications] Tanizawa Y, et al.: "Overexpression of dominant cegative mutant hepatocyte nuclear factor(HNF)-1 αinhibits arginine-induced insulin secretion in MIN6 cells."Diabetologia. 42. 887-891 (1999)
• [Publications] Hosaka T, et al.: "Regulation of insulin-stimulated glucose transport by chronic gulcose ixposure in 3T3-L1 adipocytes."Endocrine Journal. 46. 349-357 (1999)
• [Publications] Funaki M, et al.: "p85/p110-type phosphatidylinostiol kinase phosphorylates not only the D-3, but also the D-4 position of the inositol ring."J. Biol Chem. 274. 22019-22024 (1999)
• [Publications] Tanizawa Y, et al.: "Genetic analysis of Japanese patients with persistent hyperinsulinemic hypoglycemia of infancy.Nucleotide-binding fold-2 mutation impairs cooperative binding of adenine nucleotides to sulfonylurea receptor 1."Diabetes. 49. 114-120 (2000)
• [Publications] 保坂利男: "医学のあゆみ 脂肪細胞-基礎と臨床"医歯薬出版株式会社. 5 (1999)