糖輸送体GLUT4の糖膜透過能を活性化する物質を用いたインスリン抵抗性解除の試み

• 研究課題/領域番号: 23658222
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 応用動物科学
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 高橋 伸一郎 東京大学, 大学院・農学生命科学研究科, 准教授 (00197146)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2012
• 研究課題ステータス: 完了 (2012年度)
• 配分額: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2012年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円); 2011年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
• キーワード: 糖輸送体(GLUT)4 / 糖取り込み / インスリン / 成長ホルモン / インスリン抵抗性 / 脂肪細胞 / 糖輸送体（GLUT）4

研究概要

我々は、3T3-L1脂肪細胞をGHで24時間前処理した後、インスリンで刺激すると、GLUT4の細胞膜移行に影響を与えず、糖取り込みが抑制されることを示してきた。本研究では、糖膜透過能を制御するAkt基質およびGLUT4の翻訳後修飾を同定するとともに、GLUT4の糖膜透過能を制御する低分子化合物や抗体をスクリーニング、これらの物質の処理が一部のインスリン抵抗性を解除することを細胞レベルで示すことを目的としている。まず、GH長時間処理によって、インスリン依存的なリン酸化が減少するAkt基質を探索し、AS47タンパク質の同定に成功した。またこのタンパク質をsiRNAによって発現抑制したところ、GLUT4の細胞膜移行に影響を与えずに糖取り込み量を抑制していた。このことから、AS47がGLUT4の糖膜透過能に重要な役割を果たしていることがわかった。次にGLUT4分子内から翻訳後修飾されうる予想モチーフを網羅的に検索し、その部位に変異を導入したGLUT4変異体を作製した。この変異体をGLUT4が発現していない293細胞に導入し、糖取り込み量を測定した。その結果、リン酸化モチーフに変異を導入したGLUT4変異体(GLUT4-P)が、野生型GLUT4を発現させた場合に比べ糖取り込み能が有意に上昇していた。また、GLUT4の細胞外ドメインを認識する抗体の単離は既に成功しており、現在糖取り込み能を亢進する抗体の同定を進めている。このように、GLUT4の糖膜透過能を制御するAkt基質とGLUT4の翻訳後修飾を同定することができた。このAkt基質やGLUT4の翻訳後修飾を制御する低分子化合物も、GLUT4に対する抗体と同様にインスリン抵抗性解除薬の有力な候補となりうる。

研究成果

• [雑誌論文] The AP-1 complex regulates intracellular localization of insulin receptor substrate 1, which is required for insulin-like growth factor I-dependent cell proliferation (2013)
  • 著者名/発表者名: Yosuke Yoneyama
  • 雑誌名: Molecular and Cellular Biology 巻: Volume 33 号: 10 ページ: 1991-2003
  • DOI: 10.1128/mcb.01394-12
  • 査読あり
• [雑誌論文] AP-1 complex regulates intracellular localization of insulin receptor substrate-1 required for insulin-like growth factor-I-dependent cell proliferation (2013)
  • 著者名/発表者名: Yoneyama Y, Matsuo M, Take K, Kabuta T, Chida K, Hakuno F, Takahashi SI,
  • 雑誌名: Mol. Cell. Biol. 巻: in press
  • 査読あり
• [雑誌論文] Phosphatidylinsitol 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-I-induced cell proliferation. (2012)
  • 著者名/発表者名: Fukushima T, Nakamura Y, Yamanaka D, Shibano T, Chida K, Minami S, Asano T, Hakuno F, Takahashi S-I.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 巻: 287 号: 35 ページ: 29713-29721
  • DOI: 10.1074/jbc.m112.393074
  • 査読あり
• [雑誌論文] Insulin/insulin-like growth factor (IGF) stimulation abrogates an association between a deubiquitinating enzyme USP7 and insulin receptor substrates (IRSs) followed by proteasomal degradation of IRSs (2012)
  • 著者名/発表者名: 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 S-I
  • 雑誌名: Biochem. Biophys. Res. Commun. 巻: 423 号: 1 ページ: 122-127
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2012.05.093
  • 査読あり
• [雑誌論文] Novel repressor regulates insulin sensitivity through interaction with Foxo1 (2012)
  • 著者名/発表者名: Nakae J, Cao Y, Hakuno F, Takemori H, Kawano Y, Sekioka R, Abe T, Kiyonari H, Tanaka T, Sakai J, Takahashi SI, Itoh H
  • 雑誌名: EMBO J. 巻: 31 号: 10 ページ: 2275-2295
  • DOI: 10.1038/emboj.2012.97
  • 査読あり
• [雑誌論文] Phosphatidylinositol 3-kinase binding protein, PITKAP/XB130 is required for cAMP-induced amplification of IGF mitogenic activity in FRTL-5 thyroid cells. (2012)
  • 著者名/発表者名: Yamanaka D, Akama T, Fukushima T, Nedachi T, Kawasaki C, Chida K, Minami S, Suzuki K, Hakuno F, Takahashi S-I.
  • 雑誌名: Mol Endocrinol 巻: 26 号: 6 ページ: 1043-1055
  • DOI: 10.1210/me.2011-1349
  • 査読あり
• [学会発表] GLUT4の糖膜透過能活性化におけるGLUT4セリン488番目のリン酸化の役割 (2012)
  • 著者名/発表者名: 久保真実子、笠原浩平、曽根芽里、千田和広、伯野史彦、高橋伸一郎
  • 学会等名: 第35回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 福岡国際会議場
  • 年月日: 2012-12-14
• [学会発表] Diacylglycerol kinase ζ, negatively modulated GLUT4 translocation in 3T3-L1 adipocytes (2012)
  • 著者名/発表者名: Hakuno F, Ando Y, Kakino M, Fujimoto H, Chida K, Takahashi SI
  • 学会等名: 6^th GRS-IGF
  • 発表場所: Munich, Germany.
  • 年月日: 2012-10-19
• [学会発表] Diacylglycerol kinase ζ, a novel binding partner of insulin receptor substrates, negatively modulated GLUT4 translocation in 3T3-L1 adipocytes. (2012)
  • 著者名/発表者名: Hakuno F, Ando Y, Kakino M, Fujimoto H, Chida K, Takahashi SI
  • 学会等名: 6rh GRS-IGF 2012
  • 発表場所: Munich, Germany
• [学会発表] GLUT4の糖膜透過能活性化におけるGLUT4セリン488番目のリン酸化の役割 (2012)
  • 著者名/発表者名: 久保真実子、笠原浩平、曽根芽里、千田和広、伯野史彦、高橋伸一郎
  • 学会等名: 第３５回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 福岡国際会議場
• [学会発表] インスリン様ペプチドの進化と生理的異議 (2011)
  • 著者名/発表者名: 高橋伸一郎
  • 学会等名: 第29回千駄木内分泌懇話会
  • 発表場所: 東京(招待講演)
  • 年月日: 2011-10-20
• [学会発表] インスリン様成長因子とインスリンの単独プレイと連携プレイ (2011)
  • 著者名/発表者名: 高橋伸一郎
  • 学会等名: 内分泌代謝学サマーセミナー
  • 発表場所: 仙台(招待講演)
  • 年月日: 2011-07-07
• [学会発表] インスリン様成長因子とインスリンの単独プレイと連携プレイ (2011)
  • 著者名/発表者名: 高橋伸一郎
  • 学会等名: 内分泌代謝学サマーセミナー(招待講演)
  • 発表場所: 仙台
• [学会発表] インスリン様ペプチドの進化と生理的意義 (2011)
  • 著者名/発表者名: 高橋伸一郎
  • 学会等名: 第29回千駄木内分泌懇話会(招待講演)
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] 成長ホルモンによるインスリン抵抗性発生機構とその補償機構 (2011)
  • 著者名/発表者名: 高橋伸一郎
  • 学会等名: 第15回日本内分泌病理学会総会(招待講演)
  • 発表場所: 東京
• [備考]
  • URL: http://endo.ar.a.u-tokyo.ac.jp/index0.html
• [備考] 動物細胞制御学研究室
  • URL: http://endo.ar.a.u-tokyo.ac.jp/index0.html
• [備考]
  • URL: http://endo.ar.a.u-tokyo.ac.jp/lab/shingroup/index.html