インスリン分泌障害をきたす遺伝子異常症の簡易診断法の開発と新たな候補遺伝子の同定

• 研究課題/領域番号: 06557056
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 試験
• 研究分野: 内分泌・代謝学
• 研究機関: 山口大学
• 研究代表者: 岡 芳知 山口大学, 医学部, 教授 (70175256)
• 研究分担者: 竹内 康雄 山口大学, 医学部・附属病院, 医員 ; 竹内 秀夫 山口大学, 医学部・附属病院, 医員 ; 植田 浩平 山口大学, 医学部・附属病院, 医員 ; 浅野 知一郎 東京大学, 医学部・附属病院, 助手 (70242063) ; 財津 謙 山口大学, 医学部・附属病院, 医員 ; 吉田 剛 山口大学, 医学部・附属病院, 医員 ; 谷沢 幸生 山口大学, 医学部・附属病院, 助手 (00217142) ; 奥屋 茂 山口大学, 医学部, 助手 (20214083) ; 井上 康 山口大学, 医学部,附属病院, 助手 (10176448) ; 松谷 朗 山口大学, 医学部,附属病院, 講師 (10190464) ; 矢賀 健 山口大学, 医学部,附属病院, 講師 (10166473)
• 研究期間 (年度): 1994 – 1996
• 研究課題ステータス: 完了 (1996年度)
• 配分額: 15,400千円 (直接経費: 15,400千円); 1996年度: 3,400千円 (直接経費: 3,400千円); 1995年度: 4,500千円 (直接経費: 4,500千円); 1994年度: 7,500千円 (直接経費: 7,500千円)
• キーワード: ミトコンドリア遺伝子 / インスリン分泌 / グリセロールリン酸シャトル / Kチャネル / 糖尿病 / 遺伝子異常 / ミトコンドリア / グルコキナーゼ

研究概要

ミトコンドリア遺伝子3243位変異による糖尿病について、その頻度、進行性のインスリン分泌低下を特徴とする臨床像、自己抗体とHLA、難聴、心筋症、インスリン浮腫、神経障害、筋症状と特異的治療法の可能性など、その特異像を明らかにした。さらに、ミトコンドリア遺伝子異常の簡易検出法として、変異特異的プローブを用いたドットブロット法を開発し、この方法を用いてミトコンドリア遺伝子tRNALeu(UUR)領域の異常を糖尿病患者において検討し、440人の母系遺伝糖尿病患者のなかに3243位変異を7人、3271位変異を1人見出した。また、ミトコンドリア遺伝子とインスリン分泌の関わりを検討するために、ミトコンドリア遺伝子と欠如したインスリン分泌細胞を作製し、グルコースによるインスリン分泌が消失すること、遺伝子を再導入することによりその分泌能が回復することを明らかにした。
もうひとつの大きな成果はインスリン分泌に関わる遺伝子のクローニングと患者での解析である。膵β細胞のKチャネルのひとつGIRK2をクローニングし、糖尿病患者での解析を進めた。また、ミトコンドリア・グリセロールリン酸シャトルの律速酵素のクローニングを行い、ヒト遺伝子でのエクソン・イントロン構造を明らかにし、糖尿病患者での解析ならびにその変異の機能解析を行った。以上の結果、これらの遺伝子がわが国の糖尿病の主要な発症遺伝子ではないことが示された。さらに、インスリン分泌機構に関わりうる遺伝子mSEC1のクローニングやインスリン分泌機構の解析を分子生物学的手法を用いて行った。また、糖尿病でのもうひとつの重要な側面である肝糖代謝について、将来の遺伝子治療も視野にいれた糖代謝酵素の導入研究、肥満との関わりが推測されているβアデレノ受容体遺伝子の解析も進めた。

研究成果

• [文献書誌] Katagiri H,et al.: "Mitochondrial diabetes mellitus : prevalence and clinical characterization of diabetes due to mitochondrial tRNA^<Leu (UUR) > gene mutation in Japanese." Diabetologia. 37. 504-510 (1994)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Ishihara H,et al.: "Human GLUT-2 overexpression does not affect glucose-stim ulated insulin secretion in MIN6 cells." Am.J.Physiol.269. 897-902 (1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Tanizawa Y,et al.: "A human pancreatic lslet inwardly rectifying potassium channel : cDNA cloning,determination of the genomic structure and genetic variations in Japanese NIDDM patients." Diabetologia. 39. 447-452 (1996)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Ishihara H,et al: "Effect of mitochondrial and/or cytosolic glycerol 3-phosphate dehydrogenase overexpression on glucose-stimulated insulin secretion from MIN6 and HIT cells." Diabetes. 45. 1238-1244 (1996)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Oka Y,et al.: "β-cell loss and glucose induced signalling defects in diabetes mellitus caused by mitochondrial tRNA^<Leu (UUR) >gene mutation." Diabetic Medicine. 13. 98-102 (1996)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Takeuchi Y,et al: "Detection of variants in the mitochondrial glycerophosphate dehydrogenase gene in Japanese NIDDM patients." Diabetologia. (in Press).
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Katagiri H,Asano T,Ishihara H,Inukai K,anai M,Yamanouchi T,Tsukuda K,Kikuchi M,Kitaoka H,Ohsawa N,Yazaki Y,and Oka Y.: "Mitochondrial diabetes mellitus : prevalence and clinical characterization of diabetes due to mithochondrial tRNALeu (UUR) gene mutation in Japanese." Diabetologia. 37. 504-510 (1994)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Ishihara H,Asano T,Tsukuda K,Katagiri H,Inukai K,Anai M,Yazaki Y,Miyazaki J-I,Kikuchi M and Oka Y.: "Human GLUT-2 overexpression does not affect glucose-stimulated insulin secretion in MIN6 cells." Am.J.Physiol.269. 897-902 (1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Tanizawa Y,Matsubara A,Ueda K,Katagiri H,Kuwano A,Ferrer J,Permutt MA and Oka Y.: "A human pancreatic lslet in wardly rectifying potassium channel : cDNA cloning, determination of the genomic structure and genetic variations in Japanese NIDDM patients." Diabetologia. 39. 447-452 (1996)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Kobayashi T,Oka Y,Katagiri H,Falorni A,Kasuga A,Takei I,Nakanishi K,Murase T,Kosaka K and Lernmark A.: "Association between HLA and islet cell antibodies in diabetic patients with a mitochondrial DNA mutation at base pair 3243." Diabetologia. 39. 1196-1200 (1996)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Ishihara H,Nakazaki M,Kanegae Y,Inukai K,Asano T,Katagiri H,Yazaki Y,Kikuchi M,Miyazaki J,Saito I and Oka Y.: "Effect of mitochondrial and/or cytosolic glycerol 3-phosphate dehydrogenase overexpression on glucose-stimulated insulin secretion from MIN6 and HIT cells." Diabetes. 45. 1238-1244 (1996)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Ishihara H,Shibasaki Y,Kizuki N,Katagiri H,Yazaki Y,Asano T and Oka Y.: "Cloning of cDNAs encoding two isoforms of 68-kDa type I phosphatidylinositol 4-phosphate 5-kinase from insulin secreting cells." J Biol Chem. 271. 23611-23614 (1996)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Oka Y,Katagiri H,Ishihara H,Asano T,Kobayashi T and Kikuchi M.: "beta-cell loss and glucose induced signalling defects in diabetes mellitus caused by mitochondrial tRANLeu (UUR) gene mutation." Diabetic Medicine. 13. 98-102 (1996)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Takeuchi Y,Matsutani A and Oka Y.: "Detection of variants in the mitochondrial glycerophosphate dehydrogenase gene in Japanese NIDDM patients." Diabetologia. (in press). (1997)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Tanizawa,Y,et al.: "A human pancreatic Islet in wardly rectifying potassium channel:cDNA cloning,determination of the genomic structure and genetic variations in Jananese NIDDM patients." Diabetologia. 39. 447-452 (1996)
• [文献書誌] Kobayashi T,et al.: "Association between HLA and islet cell antibodies in diabetic patients with a mitochondrial DNA mutation at base pair 3243." Diabetologia. 39. 1196-1200 (1996)
• [文献書誌] Ishihara H,et al.: "Effect of mitochondrial and/or cytosolic glycerol 3-phosphate dehydrogenase overexpression on glucose-stimulated insulin secretion from MIN6 and HIT cells." Diabetes. 45. 1238-1244 (1996)
• [文献書誌] Ishihara H,et al.: "Cloning of cDNAs encoding two isoforms of 68-kDa type I phosphatidylinositol 4-phosphate 5-kinase from insulin secreting cells." J Biol Chem. 271. 23611-23614 (1996)
• [文献書誌] Oka Y,et al.: "β-cell loss and glucose induced signalling defects in diabetes mellitus caused by mitochondrial tRNA^<Leu(UUR)> gene mutation." Diabetic Medicine. 13. 98-102 (1996)
• [文献書誌] Takeuchi Y,et al.: "Detection of variants in the mitochondrial glycerophospate dehydrogenase gene in Japanese NIDDM patients." Diabetologia. (in press). (1996)
• [文献書誌] Oka Y,et al.: "Mitochondrial diabetes mellitus-Glucose-induced signaling defects and β-cell loss." Muscle & Nerve Suppl. 3. 131-136 (1995)
• [文献書誌] Kitaoka H,et al.: "A patient with diabetes mellitus,cardiomyopathy,and a mitochondrial gene mutataion : confirmation of a gene mutation in cardiac muscle." Diabetes Research and Clinical Practice. 28. 207-212 (1995)
• [文献書誌] Katagiri H,et al.: "A novel isoform of syntaxin-binding protein homologous to yeast Sec1 expressed ubiquitously in mammalian cells." J Biol Chem. 270. 4963-4966 (1995)
• [文献書誌] Suzuki Y,et al.: "A Case of Diabetic Amyotrophy Associated with 3243 Mitochondrial tRNA (leu ; UUR) Mutation and Successful Therapy with Coenzyme Q10." Endocrine Journal. 42. 141-145 (1995)
• [文献書誌] Yamasoba T,et al.: "Auditory findings in patients with maternally inherited diabetes and deafness harboring a point mutation in the mitochondrial tRNA^<Leu(UUR)> gene.:" Laryngoscope. (in press). (1996)
• [文献書誌] Tanizawa Y,et al.: "A human pancreatic lslet inwardly rectifying potassium channel : cDNA cloning,determination of the genomic structure and genetic variations in Jananese NIDDM patients." Diabetologia. (in press). (1996)
• [文献書誌] Katagiri H et al: J.Biol Chem. 270(印刷中). A novel isoform of syntaxin-binding protein homologous to yeast Secl expressed ubiquitously in mammalian cells. (1995)
• [文献書誌] Ishihara H et al: "Overexpression of hexokinase I but not.GLUTI glucose transporter alters concetration-dependency of glucose-stimulate insulin secretion in pancreatic b-cell line MIN6." J Biol Chem. 269. 3081-3087 (1994)
• [文献書誌] Inukai K et al: "Replacement of both tryptophan residues at 388 and 412 completely abolished cytochalasin B photolabelling of GLUTI glucose transporter." Biochem J.302. 355-361 (1994)
• [文献書誌] Morita Y et al: "Glucose transporter GLUTI mRNA expression in the ontogeny of glucose incorporation in mouse preimplantation embryos." Biochem Biophys Res Commun. 199. 1525-1531 (1994)
• [文献書誌] Katagiri H et al: "Mitochondrial diabetes mellitus: prevalence and clinical characterization of diabetes due to mitochondrial tRNALeu(UUR)gene mutation in Japanese." Diabetologia. 37. 504-510 (1994)
• [文献書誌] Morita Y et al: "Application of reverse transcription-polymerase chain reaction to study the glucose transporter protein gene(GLUT)expression in preimplantation mouse embryo." J Mamm Ova Res. 11. 1-7 (1994)