変異遺伝子を用いたインスリン受容体膜直下ドメイン及びC末端ドメインの機能解析

1992 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 04671460
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 門脇 孝 東京大学, 医学部・(病)(内科学), 助手 (30185889)
• 研究分担者: 戸辺 一之 東京大学, 医学部(病)(内科学), 医員 ; 本田 律子 東京大学, 医学部(病)(内科学), 医員
• キーワード: インスリン受容体 / チロシンキナーゼ / 膜直下ドメイン / C末端ドメイン / インスリン作用 / IRS-1 / PI3キナーゼ / MAPキナーゼ

研究概要

インスリン受容体の膜直下ドメイン、C末端ドメインに計20数種類の変異受容体を作製し、インスリンによる細胞内シグナルや生物学的作用について検討した。
1)膜直下ドメイン:Tyr^<960>→Phe(Y960F),Tyr^<960>→Ala(Y960A)のーアミノ酸変異を有する変異体をCHO細胞に発現すると、Y960F、Y960A共に受容体の自己リン酸化は不変であったが、内因性基質のIRS-1のチロシンリン酸化、PI3キナーゼ活性化、MAPキナーゼ活性化、2DG取り込み、thymidine取り込みで著名な低下が認められた。
2)C末端ドメイン:自己リン酸化部位であるTyr^<1316.1322>をPheに置換した変異受容体を発現させたCHO細胞ではインスリン結合能、自己リン配化能、IRS-1のチロシンリン酸化には差が認められなかった。この細胞では2DG取り込みに差を認めなかったが、DNA合成とMAPキナーゼ活性はインスリンへの感受性が、正常受容体を発現した細胞に比し亢進を示した。一方、C末端の大部分を欠失したミュータント(082アミノ酸)では、in vitroでのチロシンキナーゼ活性、in vivoでの自己リン酸化が著明に低下しているのにもかかわらず、IRS-1のリン酸化は正常受容体を発現した細胞と同程度であった。また、PI3キナーゼも正常であった。興味深いことに、この細胞では、2DG取り込みやDNA合成は正常であった。以上のデータを含めミュータント・レセプターを用いた成績をまとめると、以下のことが結論された。
(1)インスリンレセプターのチロシンキナーゼ活性はインスリン作用発現に必須であるが、十分ではない。(2)Tyr^<960>を含む膜直下ドメインは、IRS-1の認識、PI3キナーゼ活性化、MAPキナーゼ活性化に重要である。(3)C末端ドメインはIRS-1の認識やMAPキナーゼ活性化に対して抑制的制御を行っている可能性がある。(4)全ての変異受容体で、糖取り込み作用はIRS-1チロシンリン酸化と並行し、一方DNA合成作用はMAPキナーゼ活性化と並行した。

研究成果

• [文献書誌] Ando,A.,Momomura,K.,Tobe,K.,Yamamoto Honda,R.,Sakura,H.,Tamori,Y.,Kaburagi,Y.,Koshio,O.,Akanuma,Y.,Yazaki,Y.,Kasuga,M.,and Kadowaki,T.,: "Enhanced insulin-induced mitogenesis and mitogen-activated protein Kinase activities in mutant insulin receptors with substitution of two COOH-terminal tyrosine autophosphorylation sites by phenylalanine" J.Biol.chem.267. 12788-12796 (1992)
• [文献書誌] Tobe,K.,Kadowaki,T.,Hara,K.,Tamemoto,H.,Ueki,K.,Akanuma,Y.,Nishida,E.,and Yazaki,Y.,: "Sequential activation of MAP kinase activator,MAP kinase and S6 kinaseII in rat liver injected with insuline." J.Biol.Chem.267. 21089-21097 (1992)
• [文献書誌] Yamazaki,Tobe,K., Hoh,E.,Maemura,K.,Kaida,T.,Komura,I.,Tamemoto,H.,Kadowaki,T.,Nagai,R.,and Yazaki,Y.: "Mechanical looding activates mitogen-activated protein Kinase and s6 peptide Kinase in cultured rat cardiac myocytes." J.Biol.Chem.268. (1993)
• [文献書誌] Tobe,K.,Matuoka,K.,Tamemoto,H.,Ueki,K.,Noguchi,T.,Matsuda,M.,Hattori,S.,Fukui,Y.,Akanuma,Y.,Yazaki,Y.,Takenawa,T.,and Kadowaki,T.,: "Insulin stimulated association of insulin receptor substrate-1(IRS-1) with the protein abundant Src homology (ASH)" J.Biol.Chem.268. (1993)
• [文献書誌] Honda-Yamamoto,R.,Kadowaki,T.,Momomura,K.,Akanuma,Y.,Yazaki,Y.,and Kasuga,M.: "Deletional analysis of the COOH-terminus domain of the insulin receptor." J.Biol. Chem.268. (1993)