遺伝子工学を用いた糖輸送担体の構造と機能およびインスリン作用の解析

1992 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 04454557
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 岡 芳知 東京大学, 医学部(病), 助手 (70175256)
• 研究分担者: 犬飼 浩一 東京大学, 医学部(病), 医員 ; 石原 寿光 東京大学, 医学部(病), 医員 ; 片桐 秀樹 東京大学, 医学部(病), 医員 ; 浅野 知一郎 東京大学, 医学部(病), 助手
• キーワード: 糖輸送担体 / 遺伝子工学 / 構造と機能 / インスリン

研究概要

糖輸送担体の構造と機能の解析のために、遺伝子工学の手法を用いて変異糖輸送担体をCHO細胞に発現させてその機能を解析した。1個のアミノ酸の置換でも、糖輸送活性の著減をもたらすことも明かになってきた。その例として、GLUT1の388番目のアミノ酸であるトリプトファン、412番目のトリプトファン、415番目のアスパラギン、が挙げられる。これは、これらアミノ酸がグルコースの通路に面した重要な位置を占めていることを示唆している。また膜貫通部位1と2の間に存在するアスパラギンに結合する糖鎖の欠如した変異糖輸送担体を発現させると糖輸送活性が低下しており、この糖鎖はグルコースに対する親和性を高めるのに役立っていることが明かとなった。我々は以前に、C末端欠如変異糖輸送担体では糖輸送活性が失われることを示したが、C末端は糖輸送活性ばかりでなくアイソフォームの糖輸送特性にとっても重要であることが明らかとなった。糖輸送担体のアイソフォームのGLUT2は肝・膵β細胞などに特異的に発現し、GLUT1と比べ糖輸送のKmとVmaxは高い。そこでGLUT1とGLUT2の間で様々なキメラを作製して検討したが、GLUT1のC末端細胞内部分をGLUT2に置換するとKmとVmaxは上昇した。すなわち、GLUT1のC末端をGLUT2のC末端で置換すると、GLUT1にGLUT2らしさを付与することができた。

研究成果

• [文献書誌] Asano,T.: "Up-regulation of GLUT2 mRNA by glucose,mannose,and fructose in isolated rat hepatocytes." Diabetes. 41. 22-25 (1992)
• [文献書誌] Shibasaki,Y.: "Two glucose transporter isoforms are sorted differentially and are expressed in distinct cellular compartments." Biochem.J.281. 829-834 (1992)
• [文献書誌] Asano,T.: "Glucose increases the papain susceptibility of GLUT1 glucose transporter" FEBS letters. 298. 129-132 (1992)
• [文献書誌] Lin,J-L.: "Deletion of C-terminal 12 amino acids of GLUT1 protein does not abolish glucose transport activity." Biochem Biophys Res Commun.184. 865-870 (1992)
• [文献書誌] Asano,T.: "Domains responsible for differential targeting of glucose transporter isoforms" J.Biol.Chem.267. 19636-19641 (1992)
• [文献書誌] Katagiri,H.: "Replacement of intracellular C-terminal domain of GLUT1 glucose transporter with that of GLUT2 increases Vmax and Km of transport activity." J.Biol.Chem.267. 22550-22555 (1992)
• [文献書誌] Asano,T.: "Characterization of GLUT3 protein expressed in Chinese hamster ovary cells" Biochem.J. 288. 189-193 (1992)
• [文献書誌] Morita Y.: "Expression and possible function of glucose transporter protein GLUT1 during preimplantation mouse development from oocytes to blastocysts" Biochem Biophys Res Commun. 188. 8-15 (1992)
• [文献書誌] Oka,Y.: "Expression of glucose transporter isoforms with aging" Gerontology. 38. 3-9 (1992)
• [文献書誌] Oka,Y.: "Expression of glucose transporter isoforms in atrophied and enlarged muscle." Med.Sport Sci.37. 84-90 (1992)
• [文献書誌] Katagiri,H.: "Nonsense mutation of the glucokinase gene in late-onset non-insulin dependent diabetes mellitus." Lancet. 340. 1316-1317 (1992)