2023 Fiscal Year Research-status Report

GLP-1/GIP共受容体作動薬チルゼパチドによるインスリン抵抗性改善の分子メカニズム

Research Project

Project/Area Number	23K10895
Research Institution	Health Sciences University of Hokkaido
Principal Investigator	中川勉北海道医療大学, 薬学部, 准教授 (50722063)
Project Period (FY)	2023-04-01 – 2026-03-31
Keywords	ChREBP
Outline of Annual Research Achievements	グルカゴン様ペプチド(GLP-1)とグルコース依存性インスリン分泌刺激ポリペプチド (GIP) の両方の受容体を刺激する糖尿病治療薬チルゼパチドは、現在広く用いられているGLP-1受容体作動薬に比べてインスリン抵抗性の改善効果が大きいことが示されているが、そのメカニズムは明らかになっていない。 Carbohydrate response element-binding protein (ChREBP) は解糖系の亢進と脂肪酸の合成に関与する酵素群を誘導する転写因子であり、ChREBPの活性を阻害することによりインスリン抵抗性の改善がみられること、GLP-1/GIP受容体刺激により活性化されるプロテインキナーゼA（PKA）によりChREBPの核移行とDNA結合が阻害されることが明らかとなっていることから、ChREBPはチルゼパチドの標的タンパク質になり得ると考えられる。チルゼパチドによりChREBPの活性が阻害されるのか明らかにするために、ヒト肝癌由来細胞（HepG2）を用いて、ChREBPの活性化により誘導される脂肪酸合成酵素のプロモーター活性におけるチルゼパチドの影響を調べた結果、チルゼパチドはChREBPの活性を阻害することが明らかとなった。また、PKAによるリン酸化を受けないChREBPの変異体を用いて阻害のメカニズムを調べた結果、チルゼパチドは核移行に関与するリン酸化部位をアラニンに置換した変異体（Ser196Ala）の活性は野生型と同程度まで減少させたのに対して、DNA結合に関与するリン酸化部位をアラニンに置換した変異体（Thr666Ala）の活性は阻害しないことが明らかとなった。これらの結果から、チルゼパチドは、PKAの活性化を介してChREBPのThr666をリン酸化してDNA結合を阻害することにより活性を阻害することが示唆された。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason これまでに、チルゼパチドによりChREBPの活性が阻害されること、その阻害のメカニズムとして、PKAの活性化を介してChREBPのDNA結合を阻害することを示唆できた。一方、チルゼパチドの薬効発現におけるChREBPの関与の程度に関しては明らかにすることができなかった。しかしながら、ChREBP活性の有無でチルゼパチドの影響を比較することによりChREBPの関与の程度を明らかにすることを計画しているが、ChREBP活性がない状態にするためのドミナントネガティブ体（Ser196Asp/Thr666Asp）はすでに作成しており、すぐに検討を開始することができることから、実験計画はおおむね順調に進展していると考えられる。
Strategy for Future Research Activity	実験計画は、おおむね順調に進展していることから、今後も実験計画にしたがって、まずはチルゼパチドの薬効発現におけるChREBPの関与の程度を明らかにする。次にGIP受容体刺激がChREBPの活性に及ぼす影響とGIP受容体刺激によるChREBP活性阻害の分子メカニズムを明らかにする。さらに、ChREBPによる分岐鎖アミノ酸（BCAA）代謝の制御がチルゼパチドの薬効発現におよぼす影響について調べるとともに、ChREBPの活性阻害による脂肪の分解において、カルニチンパルミトイルトランスフェラーゼ I （CPT1）の活性化による脂肪酸β酸化の亢進ばかりでなく、BCAA代謝の亢進が関与しているかを明らかにする。
Causes of Carryover	今年度は、肥満2型糖尿病モデルラットを用いた検討を行わなかったことから、ラットの飼育管理料の支払いがなかったため次年度使用額が生じた。次年度使用額に関しては、今年度行えなかった肥満2型糖尿病モデルラットを用いた検討を行うことで使用する。