2018 Fiscal Year Research-status Report
Cross-talk between lipid metabolism and calcium signaling in regulating insulin secretion in pancreatic beta cells
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18K06859
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| Research Institution | Toho University |
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Principal Investigator |
赤羽 悟美 東邦大学, 医学部, 教授 (00184185)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | カルシウムチャネル / β細胞 / インスリン / 脂質 / カルシウムシグナル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、「膵臓β細胞における電位依存性Ca2+チャネルを介したCa2+シグナル制御機構が、Stard10との相互作用を介して脂質代謝のセンシング・調節機構と連携している」という作業仮説を検証することにより、脂質異常を背景とした膵β細胞インスリン分泌機能不全の新たなメカニズムを明らかにすることである。研究代表者らは、これまでにリン脂質転移蛋白（Stard10）が電位依存性L型Ca2+チャネルαサブユニット（CaV1.2）と相互作用し、Stard10が膵臓や肝臓などの組織に特異的に発現し、脂質代謝ならびに脂肪滴サイズの制御に関わることを見出してきた。最近、2型糖尿病のリスク遺伝子の解析からStard10が膵臓β細胞におけるインスリン分泌と細胞内Ca2+シグナル制御に関わることが報告されたが、そのメカニズムは現在のところ不明である。そこで本研究において、膵臓β細胞におけるインスリン分泌―細胞内Ca2+シグナル―脂質代謝の連関機構を解析するべく、マウスβ細胞株（MIN6細胞）を用いて、インスリン分泌と細胞内局所のCa2+シグナルをリアルタイム・イメージングにより定量的に解析する実験系を構築した。現在、電位依存性L型Ca2+チャネルの活性とともにそれらの連関の定量的な解析を進めている。さらに、Stard10を安定発現するMIN6細胞株を作成し、グルコースや脂質等に対するStard10・電位依存性L型Ca2+チャネル・細胞内Ca2+シグナル応答およびインスリン分泌応答を検討している。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
膵臓β細胞におけるインスリン分泌―細胞内Ca2+シグナル―脂質代謝の連関機構を解析する目的で、マウスβ細胞株（MIN6細胞）を用いた実験系を構築した。マウス膵臓β細胞とMIN6細胞において、細胞内Ca2+シグナル制御および脂質代謝制御に関わる遺伝子の発現レベルを比較検討したところ、MIN6細胞ではStard10が欠損していることが判明した。そこで、Stard10を安定発現するMIN6細胞株を作成した。また、インスリンレポーターを構築し、インスリン分泌と細胞内局所のCa2+シグナルのリアルタイム・イメージングによる定量的解析実験系を構築した。現在、さまざまな栄養基質条件下において、電位依存性L型Ca2+チャネルの活性とともにStard10-細胞内局所のCa2+シグナル-インスリン分泌の連関の定量的な解析を進めている。
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| Strategy for Future Research Activity |
細胞内膵臓β細胞のインスリン分泌と細胞内Ca2+シグナル制御におけるStard10の機能的役割を明らかにするために、MIN6細胞およびStard10安定発現MIN6細胞を用いてインスリン分泌と細胞内局所のCa2+シグナルならびに電位依存性L型Ca2+チャネルの活性を脂肪酸やインスリンの濃度条件を変えて計測し、Stard10・電位依存性L型Ca2+チャネル・インスリン開口放出制御関連分子の細胞内局在とともに、それらの連関を定量的に解析する。また、野生型マウスとStard10遺伝子欠損マウスから得た初代培養膵臓β細胞を用いて、上記の結果を検証する。以上の実験結果に基づき膵臓β細胞の電気活動・細胞内Ca2+シグナル・エネルギー代謝（脂肪酸β酸化を含む）、インスリン分泌を統合した数理モデルを構築し、シミュレーション予測を可能にする。
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| Causes of Carryover |
予定していた学会出張の一部をキャンセルしたため旅費が当初の予定額より少なかった。また、物品購入の際にキャンペーンを利用するなど経費節減に努めた。その結果、次年度使用額が生じた。翌年度分として請求した助成金と合わせて、試薬・抗体・培地・細胞培養や生化学的実験に必要なプラスチック器具の費用、学会発表に伴う旅費・宿泊費、論文投稿に必要な費用として使用する計画である。
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[Journal Article] A FRET biosensor for necroptosis uncovers two different modes of the release of DAMPs.2018
Author(s)
Murai S, Yamaguchi Y, Shirasaki Y, Yamagishi M, Shindo R, Hildebrand JM, Miura R, Nakabayashi O, Totsuka M, Tomida T, Adachi-Akahane S, Uemura S, Silke J, Yagita H, Miura M, Nakano H
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Journal Title
Nat Commun
Volume: 9
Pages: 4457
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Presentation] FRETバイオセンサーによるネクロプトーシス実行の１細胞イメージング2018
Author(s)
村井 晋, 山口 良文, 白崎 義隆, 進藤 綾大, 中林 修, Hildebrand Joanne, 冨田 太一郎, 赤羽 悟美, Silke John, 三浦 正幸, 中野 裕康
Organizer
第91回日本生化学会大会
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