Study of glutamine effect on leucine-mediated protein synthesis and suppression of protein degradation.

2019 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 17K18306
• Research Institution: Nagasaki International University
• Principal Investigator: 吉村 亮二 長崎国際大学, 公私立大学の部局等, 講師 (20782569)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: ロイシン / グルタミン / 骨格筋 / タンパク質合成 / タンパク質分解 / mTORC1 / マウス

Outline of Annual Research Achievements

アミノ酸はタンパク質の構成成分として機能するだけでなく、生体機能を調節していることが知られている。特に分岐鎖アミノ酸のロイシンにはタンパク質の合成促進、分解抑制作用があることがin vivo、in vitroで数多く報告されている。そのタンパク質合成促進作用において重要な役割を担っていると考えられているものが哺乳類ラパマイシン標的タンパク質複合体1（mTORC1）と呼ばれるリン酸化酵素である。ロイシンによりmTORC1が活性化され、mTORC1のターゲットである真核生物翻訳開始因子4E結合タンパク質1（4EBP1）とリボソームタンパク質S6リン酸化酵素1（S6K1）がリン酸化されることでタンパク質合成が促進される。一方、タンパク質分解抑制作用におけるmTORC1のターゲットはunc-51様キナーゼ1/FAKファミリーリン酸化酵素結合タンパク質200 kDa/オートファジー関連タンパク質13（ULK複合体）である。ULK複合体は、タンパク質分解機構の一つであるオートファジー－リソソーム系の最上流に位置しており、mTORC1によるリン酸化で不活性型となり、タンパク質分解は抑制される。
これまでの研究において、ロイシンによるmTORC1 活性化に対してグルタミンが促進作用を示すことが報告されている。その一方で、グルタミンがmTORC1 の活性を抑制するという相反する結果も報告されている。そこで、本研究ではロイシンによるmTORC1 活性化にグルタミンは促進的あるいは抑制的のどちらに作用するかを明らかにすることを目的とした。その結果、グルタミンがロイシンによるmTORC1活性化へ促進的に作用することを示唆する結果を得た。