メンブレントラフィックによる調節性分泌の制御機構

• 研究課題/領域番号: 15079201
• 研究種目: 特定領域研究
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 生物系
• 研究機関: 群馬大学
• 研究代表者: 泉 哲郎 群馬大学, 生体調節研究所, 教授 (00212952)
• 研究期間 (年度): 2003 – 2007
• 研究課題ステータス: 完了 (2007年度)
• 配分額: 106,400千円 (直接経費: 106,400千円); 2007年度: 19,600千円 (直接経費: 19,600千円); 2006年度: 19,600千円 (直接経費: 19,600千円); 2005年度: 19,600千円 (直接経費: 19,600千円); 2004年度: 23,800千円 (直接経費: 23,800千円); 2003年度: 23,800千円 (直接経費: 23,800千円)
• キーワード: 調節性分泌 / 分泌顆粒 / インスリン分泌 / SNARE蛋白質 / Rab蛋白質

研究概要

これまで申請者らは、低分子量GTPase Rab27aとそのエフェクター蛋白質exophilinsが、多細胞生物で高度に分化している刺激依存性の分泌経路(調節性分泌経路)で広く機能していることを報告してきた。これを反映して、Rab27a遺伝子の変異は、皮膚、毛髪の淡色化、免疫異常を引き起こすことが知られている。しかしRab27aのアイソフォームであるRab27bの機能については、研究が遅れていた。そこで申請者らは、Rab27b遺伝子のプロモーター直下にLacZ(β-galactosidare)遺伝子を導入したノックアウトマウスを作製した。本マウスはLacZ染色により、Rab27b遺伝子の発現を全組織で調べることができる。ヘテロマウスの染色の結果、Rab27bは内・外分泌細胞のみならず、脳、組織表面保護や機械伸展刺激を受ける細胞に広帆に発現していた。ホモ欠損マウスは、目立った表現型は認められなかったが、Rab27a/Rab27bダブルノックアウトマウスの下垂体内分泌細胞では、細胞膜近傍の分泌顆粒数が著明に低下しており、これら低分子量GTPaseが顆粒の細胞内輸送に関与していることが明らかになった。しかしながらホルモン分泌量に対する影響は軽度の低下を示すのみで、顆粒の細胞内における位置と開口放出頻度に明らかな関係がないことがわかった。これらの知見は、刺激により開口放出する分泌小胞は、必ずしも細胞膜近傍に存在するものではないことを示しており、これまでの通説を再考する必要性があることを示している。

研究成果

• [雑誌論文] Exophilin 4/Slp2-a targets glucagon granules to the plasma membrane through unique Ca^<2+>-inhibitory phospholipid-binding activity of the C2A domain (2007)
  • 著者名/発表者名: Yu M., et. al.
  • 雑誌名: Mol. Biol. Cell 18 ページ: 688-696
  • 査読あり
• [雑誌論文] A subset of p23 localized on secretory granules in the pancreatic β-cells (2007)
  • 著者名/発表者名: Hosaka M., et. al.
  • 雑誌名: J. Histochem. Cytochem. 55 ページ: 235-245
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structure of the small GTPase Rab27b shows an unexpected swapped dimer (2007)
  • 著者名/発表者名: Chavas LMG, et. al.
  • 雑誌名: Acta Cryst. D 63 ページ: 769-779
  • 査読あり
• [雑誌論文] Physiological roles of Rab27 effectors in regulated exocytosis (2007)
  • 著者名/発表者名: Izumi T.
  • 雑誌名: Endocrine J. 54 ページ: 649-657
  • NAID: 10020092451
  • 査読あり
• [雑誌論文] Rab27b is expressed in a wide range of exocytic cells and involved in the delivery of secretory granules near the plasma membrane (2007)
  • 著者名/発表者名: Gomi H., et. al.
  • 雑誌名: Mol. Biol. Cell 18 ページ: 4377-4386
  • 査読あり
• [雑誌論文] Secretory vesicle docking to the plasma membrane: molecular mechanism and functional significance (2007)
  • 著者名/発表者名: Izumi T., et. al.
  • 雑誌名: Diabetes, Obesity, and Metabolism 9 ページ: 109-117
• [雑誌論文] Syntaxin 8 has two functionally distinct di-leucine-based motifs (2007)
  • 著者名/発表者名: Kasai K., et. al.
  • 雑誌名: Cell. Mol. Biol. Lett. 13 ページ: 144-154
  • 査読あり
• [雑誌論文] Exophilin4/Slp2-a targets glucagon granules to the plasma membrane through unique Ca^<2+>-inhibitory phospholipid-binding activity of the C2A domain (2007)
  • 著者名/発表者名: Yu M., et al.
  • 雑誌名: Mol.Biol.Cell 18(2) ページ: 688-696
• [雑誌論文] A subset of p23 localized on secretory granules in the pancreatic β-cells (2007)
  • 著者名/発表者名: Hosaka M., et al.
  • 雑誌名: J.Histochem.Cytochem. 55(3) ページ: 235-245
• [雑誌論文] Chromosome 2 locus Nidd5 has a potent effect on adiposity in the TSOD mouse (2006)
  • 著者名/発表者名: Mizutani S., et al.
  • 雑誌名: Mammalian Genome 17(5) ページ: 375-384
• [雑誌論文] Granuphilin is activated by SREBP-1c and involved in impaired insulin secretion in diabetic mice (2006)
  • 著者名/発表者名: Kato T., et al.
  • 雑誌名: Cell Metabolism 4(2) ページ: 143-154
• [雑誌論文] Rab27a mediates the tight docking of insulin granules onto the plasma membrane during glucose stimulation. (2005)
  • 著者名/発表者名: Kasai K., et al.
  • 雑誌名: J.Clin.Invest. 115 ページ: 388-396
• [雑誌論文] Functional analysis of Rab27a effector granuphilin in insulin exocytosis. (2005)
  • 著者名/発表者名: Izumi T., et al.
  • 雑誌名: Methods Enzymol. 403 ページ: 216-229
• [雑誌論文] Granuphilin molecularly docks insulin granules to the fusion machinery. (2005)
  • 著者名/発表者名: Gomi H., et al.
  • 雑誌名: J.Cell.Biol. 171 ページ: 99-109
• [雑誌論文] Cytoplasmic transport signal is involved in phogrin targeting and localization to secretory granules. (2005)
  • 著者名/発表者名: Torii S., et al.
  • 雑誌名: Traffic 6 ページ: 1213-1224
• [雑誌論文] Functional analysis of Rab27a effector granuphilin in insulin exocytosis. (2005)
  • 著者名/発表者名: Izumi T., et al.
  • 雑誌名: Methods Enzymol. 390 Part G(in press)
• [雑誌論文] Rab27 effector granuphilin promotes the plasma membrane targeting of insulin granules via interaction with syntaxin 1a. (2004)
  • 著者名/発表者名: Torii S., et al.
  • 雑誌名: J.Biol.Chem. 279 ページ: 22532-22538
• [雑誌論文] Rab27b localizes to zymogen granules and regulates pancreatic acinar exocytosis. (2004)
  • 著者名/発表者名: Chem X., et al.
  • 雑誌名: Biochem.Biophys.Res.Commun. 323 ページ: 1157-1162
• [雑誌論文] Chromosome 2 locus Nidd5 has a potent effect on adiposity in the TSOD mouse.
  • 著者名/発表者名: Mizutani S., et al.
  • 雑誌名: Mammalian Genome (in press)
• [学会発表] TSODマウスの遺伝学的解析 (2007)
  • 著者名/発表者名: 泉 哲郎
  • 学会等名: 第3回TSOD(肥満・糖尿病)マウス研究会情報交換会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2007-08-10
• [学会発表] Docking and fusion of endocrine granules in regulated exocytosis (2007)
  • 著者名/発表者名: Tetsuro Izumi
  • 学会等名: Metabolic syndrome and cellular signaling
  • 発表場所: Daegu, Korea
  • 年月日: 2007-06-07
• [学会発表] インスリン顆粒のドッキング、フュージョンの分子機構 (2007)
  • 著者名/発表者名: 泉 哲郎
  • 学会等名: 第50回日本糖尿病学会年次学術集会(シンポジウム:小胞輸送と糖代謝調節)
  • 発表場所: 仙台
• [学会発表] グルカゴン顆粒の細胞膜への誘導を制御する膵α細胞特異的Rab27aエフェクター分子Exophilin 4 (2007)
  • 著者名/発表者名: 河西和雄
  • 学会等名: 第50回日本糖尿病学会年次学術集会
  • 発表場所: 仙台
• [学会発表] Granuphilinの発現はSREBP-1cにより活性化されインスリン分泌不全の原因となる (2007)
  • 著者名/発表者名: 加藤豊範
  • 学会等名: 第50回日本糖尿病学会年次学術集会
  • 発表場所: 仙台
• [学会発表] Exophilin4/Slp2-a targets glucagon granules to the plasma membrane through unique Ca^<2+>-inhibitory phospholipid-binding activity of the C2A domain (2007)
  • 著者名/発表者名: Kazuo Kasai
  • 学会等名: The 59th Annual Meeting of Japan Society for Cell Biology
  • 発表場所: Fukuoka
• [学会発表] ホルモン分泌の分子機構(教育講演) (2007)
  • 著者名/発表者名: 泉 哲郎
  • 学会等名: 第80回日本内分泌学会
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] Roles of Rab27a and its effector granuphilin in insulin exocytosis (2007)
  • 著者名/発表者名: Tetsuro Izumi
  • 学会等名: 3rd Scientific Meeting of Asia-Pacific Diabetes and Obesity Study Group
  • 発表場所: Taizhou, China
• [学会発表] Docking and fusion of insulin granules in pancreatic beta cells (2007)
  • 著者名/発表者名: Tetsuro Izumi
  • 学会等名: International Symposium on Membrane Traffic
  • 発表場所: Awaji-shima, Hyogo, Japan
• [図書] 訳Ondine cieaver and Douglas A. Melton膵内分泌組織の発生Development of the endocrine pancreas. Chapter 2 in Kahn"Jolin's Diabetes Mellitus 14th edition(ジョスリン糖尿病学第2版) (2007)
  • 著者名/発表者名: 泉 哲郎
  • 総ページ数: 20
  • 出版者: メディカル・サイエンス・インターナショナル
• [図書] グラニュフィリンというタンパク質がインスリン分泌を抑制する.糖尿病最前線 ベンチノート (2007)
  • 著者名/発表者名: 泉 哲郎
  • 総ページ数: 1
  • 出版者: メディカル・ジャーナル社
• [図書] 2型糖尿病の動物モデルーげっ歯類.カラー版 糖尿病学 基礎と臨床 (2007)
  • 著者名/発表者名: 泉 哲郎
  • 総ページ数: 4
  • 出版者: 西村書店
• [図書] インスリン開口放出におけるGranuphilinの役割.特集「インスリン開口放出機構の最新の知見」 内分泌・糖尿病科 (2007)
  • 著者名/発表者名: 泉 哲郎
  • 総ページ数: 5
  • 出版者: 科学評論社
• [備考]
  • URL: http://imcr.showa.gunma-u.ac.jp/lab/geneeng/index.html
• [文献書誌] Izumi T., et al.: "Dominant negative pathogenesis by mutant proinsulin in the Akita diabetic mouse."Diabetes. 52・2. 409-416 (2003)
• [文献書誌] Yaguchi M., et al.: "Neurological study of C57BL/6Akita mouse, type 2 diabetic model : enhanced expression of αB-crystallin in oligodendrocytes."Neuropathology. 23・1. 44-50 (2003)
• [文献書誌] Zhang B., et al.: "Parathyroid hormone-related protein induces insulin expression through activation of MAP kinase-specific phosphatase-1 that dephosphorylates c-Jun NH2-terminal kinase in pancreatic β-cells."Diabetes. 52・1. 2720-2730 (2003)
• [文献書誌] Chen Y., et al.: "Rab27b is associated with fusiform vesicles and may be involved in targeting uroplakins to urothelial apical membranes."Proc.Natl.Acad.Sci., USA. 24. 14012-14017 (2003)
• [文献書誌] Izumi T., et al.: "Roles of Rab27 and its effectors in the regulated secretory pathways."Cell Struct. Funct.. 28・5. 465-474 (2003)
• [文献書誌] Hosaka M., et al.: "Secretogranin III binds to cholesterol in the secretory granule membrane as an adapter for chromogranin A."J.Biol.Chem.. 279. 3627-3634 (2004)
• [文献書誌] Fujisawa T., et al.: "Functional localization of proprotein-convertase furin and its substrate TGFβ in EGF Receptor-expressing gastric chief cells."Growth Factors. (in press). (2004)
• [文献書誌] Torii S., et al.: "Rab27 effector granuphilin promotes the plasma membrane targeting of insulin granules via interaction with syntaxin 1a."J.Biol.Chem.. 279(in press). (2004)