代謝制御機構としての小胞型グルタミン酸トランスポーターの作動原理と分子構築

2006 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18390026
• Research Institution: Okayama University
• Principal Investigator: 森山 芳則 岡山大学, 大学院・医歯薬学総合研究科, 教授 (10150658)
• Keywords: 小胞型グルタミン酸トランスポーター / グルタミン酸 / GABA / VGLUT / 精製 / VGAT / グリシン / 再構成

Research Abstract

小胞型グルタミン酸トランスポーター(vesicular glutamate transporter, VGLUT)と小胞型GABAトランスポーター(vesicular GABA transporter, VGAT)はそれぞれ、グルタミン酸とGABAによる化学伝達の必須因子である。このtransportersは中枢のシナプス小胞だけでなく、膵臓ランゲルハンス氏島における分泌顆粒に局在しており、それぞれグルタミン酸とGABAの小胞内濃縮を司っている。本研究はVGLUTとVGATの構造と機能を解明することを通じて、ラ氏島におけるこれらのアミノ酸の血糖制御における意義を確定することを目的とした。計画した実験は全て成功裏に終った。以下要旨を記す。
(1)VGLUT2のトポロジーを解明した。Cytoplasm側ならびにLumen側に対する特異抗体を用いる方法で行った。Hiasa et al.,Biol.Pharm.Bull.,29,1251-1253,2006に発表した。
(2)精製VGLUTをリポソームに組み込みin vitroでのVGLUT輸送測定系を確立した。これを用いてVGLUTの輸送に必要な必須アミノ酸残基を決定した。さらに、輸送機能は維持しているがターゲッティングに変化がある変異体を複数同定した(Juge et al.,J.Biol.Chem.,281,39499-39506,2006)。
(3)同様の方法をVGATに応用できた。VGATの輸送に必要な必須アミノ酸残基を一つ決定した。速度論的解析と合わせて輸送機能を論じた。またVGATがβアラニンとグリシンも輸送することを証明した(Juge, Muroyama, Omote, Moriyama, J.Biol.Chem.に投稿中)。
(4)VGLUTI KO miceは膵臓のラ氏島におけるVGLUT1を欠損していることを確認した。このmiceはラ氏島におけるグルタミン酸シグナル伝達系が低下していると考えられる。現在このmiceが高グルカゴン血症になるかどうか解析中である。
(5)小腸のL細胞におけるグルタミン酸シグナル伝達系を解析した。L細胞のGLP-1含有分泌顆粒にVGLUT2が発現している。L細胞は高グルコース刺激によりグルタミン酸とGLP-1を共分泌する。グルタミン酸シグナリングはgastropancreointestinal tractに共通するホルモン制御系である。

Research Products

• [Journal Article] Immunohistochemical localization of D-aspartate in islets of Langerhans. (2006)
  • Author(s): Hiasa, M., Moriyama, Y.
  • Journal Title: Biol. Pharm. Bull. 29 Pages: 1251-1253
• [Journal Article] Wide variety of locations for rodent MATE1, a transporter protein that mediates the final excretion step for toxic organic cations. (2006)
  • Author(s): Hiasa, M., Matsumoto, T., Komura, T., Moriyama, Y.
  • Journal Title: Am. J. Physol. Cell Physiol. 291 Pages: C678-C686.
• [Journal Article] Secretion of L-glutamate from osteoclasts through transcytosis. (2006)
  • Author(s): Morimoto, R., Uehara, S., Yatsushiro, S., Hua, Z., Juge, N., Senoh, S., Echigo, N., Hayashi, M., Mizoguchi, T., Ninomiya, T., Udagawa, N., Omote, H., Yamamoto, A., Edwards, R.H., Moriyama, Y.
  • Journal Title: EMBO J. 25 Pages: 4175-4186
• [Journal Article] The MATE proteins as fundamental transporters of metabolic and xenobiotic organic cations. (2006)
  • Author(s): Omote, H., Hiasa, M., Matsumoto, T., Otsuka, M., Moriyama, Y.
  • Journal Title: TRENDS in Pharmacol. Sci. 27 Pages: 587-593
• [Journal Article] Vesicular glutamate transporter contains two independent transport machineries. (2006)
  • Author(s): Juge, N., Yoshida, Y., Yatsushiro, S., Omote, H., Moriyama, Y.
  • Journal Title: J. Biol. Chem. 281 Pages: 39499-39506
• [Journal Article] Molecular anatomy of a trafficking organelle. (2006)
  • Author(s): Takamori, S., Holt, M., Lemke, E., Riedel, D., Urlaub, H., Schenck, S., Stenius, K., Bruegger, B., Ringler, P., Krzyzaneki, V., Mueller, S., Rammner, B., Groot, B.D., Mieskes, G., Moriyama, Y., Klingauf, J., Grubmueller, H., Heuser, J., Wieland, F., Jahn, R.
  • Journal Title: Cell 127 Pages: 831-846
• [Journal Article] Vesicular storage and secretion of L-glutamate from glucagon-like peptide 1-secreting clonal intestinal L cells. (2006)
  • Author(s): Uehara, S., Jung, S.K., Morimoto, R., Arioka, S., Miyaji, T., Juge, N., Hiasa, M., Shimizu, K., Ishimura, A., Otsuka, M., Yamamoto, A., Maechler, P., Moriyama, Y.
  • Journal Title: J. Neurochem. 96 Pages: 550-560