2021 Fiscal Year Research-status Report
日本人2型糖尿病感受性遺伝子GCN2が膵β細胞機能に及ぼす影響に関する検討
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20K08906
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| Research Institution | Kobe University |
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Principal Investigator |
木村 真希 (小柳真希) 神戸大学, 医学部附属病院, 特定助教 (40623690)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
木戸 良明 神戸大学, 保健学研究科, 教授 (10335440)
堀 裕一 神戸大学, 保健学研究科, 教授 (80248004)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 膵β細胞量調節 / mTORC1活性 / アミノ酸 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
2型糖尿病の発症・進展には、膵β細胞の質的異常のみならず、膵β細胞量調節機構の異常の関与が明らかとなっている。ヒト被験者における2型糖尿病に関連するGCN2のSNP多型と代謝パラメータとの関係を評価し、リスク対立遺伝子を有する被験者では75gOGTT試験ならびにインスリンクランプ試験にてインスリン分泌が減少していることを見出した。高脂肪食負荷全身性GCN2ノックアウトマウスが耐糖能異常および膵β細胞量減少をきたすこと、およびβ細胞特異的GCN2ノックアウトマウスは高脂肪食負荷後の耐糖能異常および膵β細胞量減少を認めることを既に確認している。GCN2の機能不全が膵β細胞のインスリン分泌能に影響を与えるメカニズムを解明することが本研究の目的である。
当該年度高脂肪食負荷全身性GCN2ノックアウトマウスの膵島およびGCN2ノックダウンINS-1細胞においてSestrin2の発現が低下していることが明らかとなった。このSestrin2がmTORC1活性をネガティブコントロールしていることが培養細胞において確認済である。我々は、mTORC1活性調節に重要なTSC2/14-3-3結合に干渉しうる分子を同定するため、アミノ酸欠損下で培養したコントロールINS-1細胞とGCN2ノックダウンINS-1細胞においてプロテオーム解析を行った。４つの候補分子の中から、L-asparaginaseが糖負荷によりMIN-6細胞および高脂肪食負荷マウスにおいて発現が上昇することを見出した。ここまでの結果において、高脂肪食負荷において、インスリン需要が増大し、膵β細胞におけるインスリン合成が亢進しアミノ酸濃度が減少することにより、GCN2のリン酸化が惹起され、mTORC1活性の調整がSestrin2やL-asparaginaseを介して行われる新たなメカニズムの存在が示唆された。
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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
GCN2をコードしているEIF2AK4遺伝子は2008年に日本人において2型糖尿病原因遺伝子の一つとして同定された遺伝子であり、遺伝子内のSNP（一塩基多型）が2型糖尿病の発症リスクに関係することが報告されている。GCN2の機能不全が膵β細胞のインスリン分泌能に影響を与えるメカニズムを解明することが本研究の目的である。本研究課題において、高脂肪食下において膵島でGCN2がATF4、Sestrin2の発現亢進を介してmTORC1を適正に制御していること、および、mTORC1活性は14-3-3をTSC2とL-asparaginaseが競合的結合するため、L-asparaginase発現亢進下では、TSC2がmTORC1活性を適切に調整する可能性が示唆された。2型糖尿病における膵β細胞量の調整にmTORC1活性が中心的に関与していることは研究代表者も含めて過去の研究結果から明らかとなっているため、本研究課題の目的達成へ向けておおむね順調に進捗していると考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
ここまでの研究成果において、高脂肪食負荷の条件下において、L-asparaginaseが膵β細胞量の調整に関係している可能性が示唆された。L-asparaginaseは、L-アスパラギンをアスパラギン酸へ加水分解する酵素で、L-asparaginase製剤が急性リンパ芽球性白血病（ALL）の抗悪性腫瘍酵素製剤として販売認可されている。L-アスパラギン要求性の腫瘍細胞を栄養欠乏状態にすることで、抗悪性瘍効果を発揮する一方で、副作用として急性膵炎の発症が報告されている。ここまでの研究結果においてGCN2の膵β細胞量調整に関与する分子としてL-asparaginaseやSestrin2が挙げているが、これらの分子と2型糖尿病の関係をさらに明らかにすべく、耐糖能異常および膵β細胞量減少をきたす高脂肪食負荷全身性GCN2ノックアウトマウスにおけるこれらの分子メカニズム解明を行う。
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| Causes of Carryover |
物品費として端数が生じたため、次年度の試薬代に充てる。
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