2019 Fiscal Year Research-status Report
新規糖尿病関連遺伝子UBE2E2の膵β細胞における役割の解明
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19K17977
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
桜井 賛孝 東京大学, 医学部附属病院, 助教 (70748376)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | インスリン分泌 / 膵β細胞 / ユビキチン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
【背景と目的】ヒトゲノムワイド関連解析により日本人を含む東アジア人に特徴的な2型糖尿病関連遺伝子としてユビキチン修飾系関連分子であるUBE2E2が報告された(Nature Genetics, 2010)。その中で、UBE2E2のリスクアリルがインスリン分泌低下と関連していた。ユビキチン修飾系はE1、E2、E3の酵素反応によって引き起こされる翻訳後修飾系である。UBE2E2はそのE2ファミリーの一つであるが、耐糖能異常との関連は不明である。そこで膵β細胞特異的UBE2E2トランスジェニック(TG)マウスを作製し表現型を解析することで膵β細胞でのUBE2E2の役割を解明することを目的とした。【方法】マウス膵島のmRNA由来のcDNAをテンプレートとしてUBE2E2蛋白をコードするexon2~6領域(606bp)をクローニングし、RIPプロモーター下に配置したコンストラクトを構築しTGマウスを作製した。【結果】独立した2ラインのTGマウスの膵島でUBE2E2は蛋白レベルで十分に過剰発現されており、過剰発現はβ細胞に特異的であった。摂餌量、体重、随時血糖のいずれも対照群と同等であったが、経口/腹腔内糖負荷試験ではインスリン分泌低下を伴う高血糖を呈した。TGマウスの単離膵島におけるインスリン遺伝子や、β細胞の分化・成熟に関与する遺伝子の発現は対照群と同等であった。また、TGマウスでは膵島1個当たりの平均インスリン含量の低下を認めたものの、インスリン含量で補正したグルコース応答性のインスリン分泌は保たれていた。免疫組織染色による膵組織像の評価では、TGマウスの膵島は平均径が有意に小さく、全体としてβ細胞量の有意な低下を認めた。【結論】膵β細胞のUBE2E2の過剰発現は膵β細胞量の低下を介してin vivoにおける糖負荷後のインスリン分泌低下に関与していることが示唆された
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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
UBE2E2はユビキチン修飾系においてユビキチンのキャリアー蛋白として機能する種々のE2の中の一つであるが、その機能に関しては明らかでない点が多く、膵β細胞における役割は全く不明である。
まず、予備検討として、野生型マウスにおけるUBE2E2のmRNAの全身での発現分布を確認したところ、筋肉、白色脂肪組織、肝臓、大脳、視床下部、膵島の中では大脳、視床下部の中枢神経組織で高発現だったが、膵島を含め基本的には全身で広範に発現していた。また、野生型マウスに6週齢から高脂肪食負荷を約14週行ったところ、通常食の時と比較して膵島のUBE2E2の遺伝子発現は有意に増加していた。さらに、高脂肪食負荷をした際の膵島では通常食の膵島に比べて種々の基質に対するポリユビキチン蛋白の増加を認めた。同様の所見は、単離膵島を高血糖下で培養した際にも認められた。
以上より、UBE2E2の発現増加が病態形成に何らかの形で寄与している可能性が示唆され、膵β細胞でのUBE2E2の機能解析をする目的で、機能亢進型のモデルマウスを選択した。
実際に作製したトランスジェニックマウスの中で、繁殖状態が良好な独立の2ラインの状態を評価したところ、本研究で用いたトランスジェニックマウスにおいてUBE2E2の過剰発現は膵β細胞に特異的であることが明確に確認できた。
さらに、このマウスの表現型に関して、糖負荷後にインスリン分泌低下を伴う高血糖を呈することが明らかになり、その要因としては個体としての膵β細胞量の低下が考えられた。その機序を解析する実験系についても既に予備検討ができており、予定通りに進捗していると考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
膵β細胞量の低下が起こる時期に関して明らかにするために、胎生期、出生直後、離乳前、離乳後の膵β細胞量を評価する。また、各時期において増殖やアポトーシスも含め、膵β細胞量の低下が起こる機序を詳細に検討する。さらには、細胞周期や細胞増殖、アポトーシスに関連した各種遺伝子発現に関しても評価する。
ユビキチン修飾系は各種のストレス刺激（ERストレス、酸化ストレス、DNA障害）でも活性化することが知られており、単離膵島や膵β細胞株において、各種ストレスの誘導剤を用いて刺激を行い、その際に引き起こされる変化についても検証する。また、in vivo での検討としては、ストレプトゾシン投与や高脂肪食負荷を行い、膵β細胞の量や質の変化を詳細に検討する。
UBE2E2はユビキチン修飾系におけるユビキチンのキャリアー蛋白の一種なので、蛋白レベルでの変化を網羅的に解析するため、TGマウスの単離膵島と対照群の単離膵島を用いてプロテオーム解析も行う予定である。
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Research Products
(1 results)
