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2015 Fiscal Year Research-status Report

時計遺伝子DBP/E4BP4を介した膵β細胞による糖代謝制御機構

Research Project

Project/Area Number 26460489
Research InstitutionYamaguchi University

Principal Investigator

太田 康晴  山口大学, 医学部, 准教授 (60448280)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 田口 昭彦  山口大学, 医学(系)研究科(研究院), 助教 (20634744) [Withdrawn]
秋山 優  山口大学, 医学部附属病院, 助教 (90717547)
Project Period (FY) 2014-04-01 – 2017-03-31
Keywords概日リズム / インスリン分泌 / 時計遺伝子
Outline of Annual Research Achievements

膵β細胞機能もコア時計遺伝子により制御されていることが報告されたが、その制御機構には不明な点が多い。我々は、マウスインスリン1プロモーター下で転写抑制系の時計遺伝子E4BP4を発現するトランスジェニックマウス(以下TG)を作製し、インスリン分泌不全による耐糖能障害の表現系を明らかにするとともに、そのインスリン分泌障害のメカニズムに関しての解析を行った。10コピーのトランスジーンをもつCライン、3コピーのトランスジーンをもつDラインはともに有意な高血糖をきたすが、高脂肪食負荷によってCラインではより顕著な高血糖が認められたため、耐糖能障害の程度に対するE4BP4のgene-dosage effectがより明確となった。膵灌流実験では、TGにおいてインスリン分泌第1相の遅延と分泌量の低下が認められた。Cラインでは、インスリン含量及びβ細胞量の低下、β細胞数の減少とラ氏島の構造異常が認められた。単離ラ氏島のリアルタイムRT-PCRによる、時計関連遺伝子、インスリン分泌関連遺伝子の発現とその概日リズムの解析を行った。インスリン遺伝子を含むインスリン分泌に関連する遺伝子の発現は、マウスが摂食を開始するZeitgebertime12に向かって徐々に発現が増加する傾向が認めらるが、 Cラインから単離したラ氏島では、それらの遺伝子発現の増加が認められなかった。インスリン遺伝子については、ChIPシークエンス並びにChIP-PCR解析の結果から、DBP、E4BP4が直接プロモーター/エンハンサー部位に結合し、転写が調節されていることが、我々の結果から示唆されている。TGマウスのインスリン分泌不全のメカニズムをさらに詳細に解析していくことにより、体内時計とインスリン分泌との関連や新たなインスリン分泌機構が解明できると考えている。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

マウスインスリンⅠプロモーター下で転写抑制系の時計遺伝子E4BP4を発現するトランスジェニックマウス(MIP-E4BP4マウス)を作製し、現在、なお解析中ではあるが、このマウスがインスリン分泌不全による耐糖能障害をきたすことは確実であり、MIP-E4BP4マウスの糖代謝における表現型はほぼ明らかにできていると考えている。ここまでの結果に関しては、現在、論文へ投稿中である。MIP-E4BP4マウスは興味深い表現型を示しており、時計遺伝子異常が膵β細胞機能不全ひいては糖尿病を引き起こす経路において、DBPシグナルが不可欠であるという事実は明らかに出来ている。MIP-E4BP4マウスのインスリン分泌不全の主たる機序がまだ完全には解明できていない状況ではあるが、インスリン遺伝子を含む、インスリン分泌に必要な遺伝子のDBP、E4BP4による直接的な転写調節、DBPシグナルによる細胞内ATP/ADP比の調節という新たなメカニズムも徐々に明らかにしつつあり、インスリン分泌機構と糖尿病発症の関連に関する研究を新たな局面へと展開できる可能性が出てきている。以上のことより、少なくとも、現時点では計画通りに研究が遂行出来ていると考えている。

Strategy for Future Research Activity

MIP-E4BP4マウスにおけるインスリン分泌不全のメカニズムをさらに明らかにしたいと考えている。単離ラ氏島におけるATP/ADP比の計測をおこなったところ、MIP-E4BP4マウスでは、グルコース刺激前(基礎値)のATP/ADP比が高く、高グルコース刺激によるATP/ADP比の上昇が小さいことを明らかにしつつある。基礎値のATP/ADP比は、野生型マウスにおいては、概日リズムを呈しており、このことによって、野生型で認められるインスリン分泌反応の朝晩の違いが説明できる可能性がある。MIP-E4BP4マウスは、過剰発現モデルの系であるため、やはりDBPを欠損させたモデルマウスでも、同様なインスリン分泌における表現型が認められるか否かを確認する必要がある。現在、全身型のDBPノックアウトマウスを作製中であり、グルコース負荷試験、膵灌流実験、単離ラ氏島を用いたstatic incubationアッセイを行いながら、単離ラ島を用いたRNAシークエンス、ChIPシークエンスなどの網羅的解析も進めていく予定である。MIP-E4BP4マウスの単離ラ氏島を用いた網羅的解析の結果と組み合わせて、パスウェイ解析等を行うことにより、DBPシグナルのインスリン分泌における役割をさらに明確にできると考えている。また、ヒトにおいては、DBP mRNAが朝に高く、夜行性であるマウスとは位相が逆になっていることが報告されている。我々の実験結果より、ヒトでは、DBPシグナルが強いと考えられる時間帯(午前中)では、インスリン分泌反応が大きいが、DBPシグナルが弱いと考えられる時間帯(夜間)にはインスリン分泌反応が小さくなる可能性が高い。非糖尿病の健常人の協力を得て、この可能性についても検証していく予定である。

Causes of Carryover

今年度は、マウスの表現型の解析の続きが主体であり、全く新しい手技を必要とする実験が少なかったため、今までの実験機器、試薬などを継続して使用出来ることが多く、大きなコストが発生しなかった。また、海外発表も1回おこなっているが、旅費等は学会の主催者負担であったため、コストが発生したのは、国内学会の旅費のみであった。

Expenditure Plan for Carryover Budget

RNAシークエンス、ChIPシークエンスといった、比較的大きな費用を必要とする網羅的解析を幾つか計画しているため、前年度をはるかに上回る研究費用を必要としている。また、新たにDBPノックアウトマウスを現在作製中であり、マウスの作製費と維持費の一部に研究費を充てることを計画している。

  • Research Products

    (7 results)

All 2016 2015

All Presentation (7 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results)

  • [Presentation] 膵β細胞におけるDBPシグナルはfirst meal摂取時の鋭敏なインスリン分泌にとって重要である2016

    • Author(s)
      松村卓郎、太田康晴、田口昭彦、中林容子、秋山優、末冨吏佐、山本薫、谷澤幸生
    • Organizer
      第59回日本内分泌学会学術総会
    • Place of Presentation
      京都府京都市京都国際会館
    • Year and Date
      2016-04-21 – 2016-04-23
  • [Presentation] 睡眠時無呼吸症候群を合併した2型糖尿病に対するCPAP療法は血糖コントロールを改善する2015

    • Author(s)
      太田康晴、中井一彰、谷澤幸生
    • Organizer
      日本糖尿病学会中国四国地方会第53回総会
    • Place of Presentation
      鳥取県米子市米子コンベンションセンター
    • Year and Date
      2015-10-30 – 2015-10-31
  • [Presentation] 膵β細胞特異的E4BP4過剰発現マウスを用いた時計遺伝子を介するインスリン分泌調節機構の解明2015

    • Author(s)
      太田康晴、松村卓郎、田口昭彦、秋山優、中林容子、末冨吏佐、柳井章江、篠田晃、谷澤幸生
    • Organizer
      第65回日本体質医学会総会
    • Place of Presentation
      北海道札幌市札幌コンベンションセンター
    • Year and Date
      2015-07-04 – 2015-07-05
  • [Presentation] Adrenomedullin Has a Cytoprotective Role in Pancreatic β-Cells Against ER Stress.2015

    • Author(s)
      AkiyamaM., Suetomi R., Ohta Y., Nakabayashi H., Kondo M., Tanabe K., Tanizawa Y.
    • Organizer
      75th Annual Meeting and Scientific Sessions of the American Diabetes Association
    • Place of Presentation
      Boston, MA, USA
    • Year and Date
      2015-06-05 – 2015-06-09
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 膵ラ氏島におけるアドレノメデュリンは小胞体ストレスに対して自己防御的な作用をもつ2015

    • Author(s)
      末冨吏佐、秋山 優、太田康晴、中林容子、近藤 学、田部勝也、谷澤幸生
    • Organizer
      第58回日本糖尿病学会年次学術集会
    • Place of Presentation
      山口県下関市 グランプラス セント・バレンタイン
    • Year and Date
      2015-05-21 – 2015-05-24
  • [Presentation] DBPシグナルはグルコース応答性のインスリン分泌とりわけfirst meal摂取時のインスリン分泌にとって重要である2015

    • Author(s)
      松村卓郎、太田康晴、田口昭彦、中林容子、秋山 優、末冨吏佐、谷澤幸生
    • Organizer
      第58回日本糖尿病学会年次学術集会
    • Place of Presentation
      山口県下関市 シーモールホール
    • Year and Date
      2015-05-21 – 2015-05-24
  • [Presentation] DBP/E4BP4 plays a pivotal role in circadian regulation of β-cell function2015

    • Author(s)
      Ohta Y., Taguchi A., Akiyama M., Nakabayashi H., Suetomi R., Yanai A., Shinoda K., Tanizawa Y.
    • Organizer
      16th Servier-IGIS (International Group on Insulin Secretion) symposium
    • Place of Presentation
      St. Jean Cap Ferrat, France
    • Year and Date
      2015-04-09 – 2015-04-11
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2017-01-06  

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