2012 Fiscal Year Annual Research Report
ジアシルグリセロールキナーゼζによる新たな糖尿病発症機構の解明とその解除薬の開発
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24380152
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Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
伯野 史彦 東京大学, 大学院・農学生命科学研究科, 助教 (30282700)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
伊藤 昭博 独立行政法人理化学研究所, 吉田化学遺伝研究室, 専任研究員 (40391859)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 2型糖尿病 / ジアシルグリセロールキナーゼ / インスリン / 糖取り込み |
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| Research Abstract |
インスリンは、糖利用を促進するホルモンで、その作用の低下(インスリン抵抗性)は2型糖尿病を発症させる。インスリンは受容体に結合すると、受容体チロシンキナーゼを活性化、インスリン受容体基質(IRS)をリン酸化し、これを引き金として下流シグナルが活性化する。その結果、4型糖輸送体(GLUT4)が細胞膜へ移行し糖の膜透過誘導など、広範なインスリン活性が発現する。申請者らは、IRS結合タンパク質として同定したジアシルグリセロールキナーゼζ(DGKζ)がIRSと結合した状態では未知のメカニズムでGLUT4の細胞膜移行を阻害している、更に、いくつかのインスリン抵抗性モデル細胞では、DGKζ分子に何らかの分子内修飾が起こることによってIRSとの相互作用量が増加し、GLUT4の細胞膜移行を抑制する効果が強まる、その結果インスリン抵抗性が発症することを明らかにした。
そこで本研究では、(1)インスリン抵抗性細胞でIRSとDGKζの結合が増加する分子機構を解明すると同時に、(2)DGKζがGLUT4の細胞膜移行を抑制する分子機構を解明する。最終的には(3)我々の提唱した機序で発症したインスリン抵抗性を解除する低分子化合物を探索し、抗糖尿病薬として機能することを証明する。
H24年度には、DGKζと結合するタンパク質の網羅的探索を試みた。FLAGDGKζを293T細胞に過剰発現し、細胞抽出液からFLAG-agarose-beadsによってFLAGDGKζを免疫沈降し、沈降物を銀染色によって結合タンパク質を可視化した。その結果、その結果、10種類以上のDGKζ結合タンパク質の単離に成功した。
現在はそれぞれのタンパク質のcDNAをクローングし、結合の確認を行っている。また、DGKζとIRS1の結合を阻害する低分子化合物を理化学研究所の伊藤博士との共同研究で21種類単離に成功した。CHO細胞にこれらの低分子化合物を添加し、IRS1とDGKζの結合を測定したところ、#10と#11の添加によってIRS1免疫沈降物中のDGKζ量が減少していることを見いだした。
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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
DGKζ結合タンパク質の単離と、DGKζとIRS1の結合を阻害する低分子化合物の単離の二つがH24年度の達成目標であったが、その二つが達成できたため、研究は概ね順調に進展していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、DGKζとの結合タンパク質として単離された多数のタンパク質について、ノックダウン・過剰発現または結合阻害を行い、インスリン依存的GLUT4の細胞膜移行を観察する。これによってDGKζとそのタンパク質の結合がインスリン様生理活性に及ぼす影響を解明する。さらにDGKζとIRS1の結合を阻害する低分子化合物については、DGKζまたはIRS1との親和性をビアコアを用いて測定し、その後、低分子化合物とIRSIまたはDGKζとの結合状態の構造を解明し、より親和性が高く、より細胞透過性の高い化合物に最適化を行う。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
今年度の研究計画は概ね順調に達成されたが、今年度の結果からDGKζとIRS1の結合を阻害する低分子化合物が細胞膜を透過していない可能性が考えられた。そのため、化合物を細胞膜を透過しやすいように最適化する必要性が生じた。そこで本年度の基金を繰り越し、来年度に使用する。次年度はDGKζ結合タンパク質の機能解析と同時にそれらの結合を阻害する低分子化合物の単離、低分子化合物の最適化を行う予定である。
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Research Products
(8 results)
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[Journal Article] phosphatidylinositol 3-kinase (PI3K)activity bound to insulin-like growth factor-I (IGF-I)receptor, which is continuously sustained by IGF-I stimulation, is required for IGF-induced cell proliferation2012
Author(s)
Fukushima T, Nakamura Y, Yamanaka D, Shibano T, Chida K, Minami S, Asano T, Hakuno F, Takahashi SI
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Journal Title
J. Biol. Chem.
Volume: 287
Pages: 29713-21
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] insulin/IGF stimulation abrogates an association between a deubiquitinating enzyme USP7 and insulin receptor substrates(IRSs)followed by proteasomal degradation of IRSs2012
Author(s)
Yoshihara H, Fukushima T, Hakuno F, Saeki Y, Tanaka K, Ito A, Yoshida M, Iemura S, Natsume T, Asano T, Chida K, Girnita L, Takahashi SI
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Journal Title
Biochem. Biophys. Res. Commun.
Volume: 423
Pages: 122-127
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Novel repressor regulates insulin sensitivity through interaction with Foxol2012
Author(s)
Nakae J, Cao Y, Hakuno F, Takemori H, Kawano Y, Sekioka R, Abe T, Kiyonari H, Tanaka T, Sakai J, Takahashi SI, Itoh H
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Journal Title
EMBO J.
Volume: 31
Pages: 2275-95
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] phosphatidylinositol 3-kinase-binding protein, PI3KAP/XB130, is required for cAMP-induced amplification of IGF mitogenic activity in FRTL-5 thyroid cells.2012
Author(s)
Yamanaka D, Akama T, Fukushima T, Nedachi T, Kawasaki C, Chida K, Minami S, Suzuki K, Hakuno F, Takahashi SI
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Journal Title
Mol. Endocrinol.
Volume: 26
Pages: 1043-55
DOI
Peer Reviewed
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