2014 Fiscal Year Annual Research Report
インクレチン刺激によるβ細胞インスリン分泌制御機構の数理モデル化とその定量的解析
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24790211
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| Research Institution | Ritsumeikan University |
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Principal Investigator |
竹田 有加里 立命館大学, 生命科学部, 助教 (20582159)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 受容体・細胞内シグナル伝達 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
腸管ホルモンであるインクレチン、GLP-1、は二型糖尿病性膵島のインスリン分泌を十分に促進することから、そのメカニズムの解明にむけて数多くの研究が行われ、これまで膨大な量の実験データが蓄積されてきた。しかし、その経路には細胞膜および細胞内の多くの要素が、相互にまた複雑に影響しあうため、GLP-1刺激によって惹起されたβ細胞機能変化を齎すそれぞれの要素の役割とその寄与の大きさを、総合的・定量的に解明することは依然として困難であった。そこで、膵臓のインシュリン分泌を担うβ細胞のコンピュータモデルを精緻化し、GLP-1刺激によるインスリン分泌相乗効果を定量的に解明することを目指し、シミュレーション研究を遂行した。
24年度は、まず、GLP-1刺激によるcAMP制御モデルを精緻化し、β細胞モデルに実装した後、GLP-1シグナル応答の最終段階である膜イオンチャネル（voltage-gated calcium channel、ATP-sensitive potassium channel、delayed rectifier potassium channel、nonselective cation channel）のPKA・EPACによる修飾作用をモデル化し、Leadpotential analysisを用いて、幕興奮性の上昇をもたらす各イオンチャンネルの役割とその寄与の大きさの定量的解析を行った。
さらに、25年度には、PKA・Epacによる細胞内Ca制御を正確に計算するため、イノシトール三リン酸受容体(IP3R)を構築し、GLP-1刺激で惹起されるCa誘発Ca遊離(CICR)やCaオシレーションを再現させ、IE解析や分岐解析によって、そのメカニズムの定量的解析を行った。26年度には、IP3Rモデルの妥当性を検証し、論文にまとめ、現在投稿中である。
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