Elucidation of the role of Txnip in the pathogenesis of sepsis-induced hyperglycemia and its therapeutic application

2021 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 21K08951
• Research Institution: Kyoto Prefectural University of Medicine
• Principal Investigator: 石井 祥代 京都府立医科大学, 医学(系)研究科(研究院), 講師 (40457958)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 飯田 淳 京都府立医科大学, 医学(系)研究科(研究院), 助教 (20515283)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 敗血症

Outline of Annual Research Achievements

我々は、「敗血症誘発性高血糖症ではTxnipの発現上昇をトリガーとした炎症応答促進や細胞機能不全が病態悪化に関連し、Txnipの発現抑制が病態を改善させる」という仮説を立てた。その中でも、特に、細胞内のグルコース欠乏が小胞体ストレスを引き起こすことから、TxnipのGlucose metabolismに着目し、GLUT1との結合を阻害することで病態が改善する可能性を考えた。まず初めに、TxnipがGlucose response geneであり、GlUT1と結合することをことを、細胞実験系で確認した。具体的には、Txnipは高血糖状態で刺激され、LPSの刺激によって、エンハンスされる可能性をリアルタイムPCRで確認した。また、共免疫沈降法で、TxnipがGLUT1と結合することを確認した。グルコース欠乏が小胞体ストレスを阻害するというメカニズム以外にもTxnipがシャペロン（関連）タンパクと直接結合する可能性を考え、複数のシャペロン（関連）タンパクについて共免疫沈降法において、タンパク質相互作用を有する可能性があるか否かを探索した。
次に、Txnipの上昇は酸化ストレスおよびERストレスを引き起こすことを細胞実験系で確認した。具体的には、酸化ストレスについては、グルタチオン活性およびNrf2活性、ERストレスについては、ATF4, ATF6, CHOPなどのER ストレスマーカーの遺伝子発現ならびにxBP1のスプライシング活性を計測した。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

Covid-19による様々な影響により、研究時間の確保ならびに物品の入手にやや遅れが生じたため。

Strategy for Future Research Activity

本研究を治療に結び付けるため、TxnipとGLUT1のタンパク相互作用を阻害する可能性を探索する予定である。具体的には、TxnipとGLUT1の相互作用部位を同定し、低分子結合領域の探索を行いたい。Txnipの完全な結晶構造は、チオレドキシンとの結合時のみにおいて同定されているため、alphafoldが推定した構造を用いて、探索を行う予定である。

Causes of Carryover

Covid-19による様々な影響により、研究時間の確保ならびに物品の入手にやや遅れが生じたため次年度使用額が生じた。それらの使用計画については、TxnipとGLUT1のタンパク相互作用を阻害する可能性を探索する予定である。具体的には、TxnipとGLUT1の相互作用部位を同定し、低分子結合領域の探索を行いたい。Txnipの完全な結晶構造は、チオレドキシンとの結合時のみにおいて同定されているため、alphafoldが推定した構造を用いて、探索を行う予定である。