グルコース反応性β細胞株MIN6を用いたグルコースセンシング機構の解析

1994 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 06671010
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 宮崎 純一 東北大学, 加齢医学研究所, 教授 (10200156)
• キーワード: インスリン / ブドウ糖 / グルコキナーゼ / ヘキソナーゼ / β細胞

研究概要

MIN6細胞は生理的グルコース濃度の範囲で濃度依存性にインスリン分泌をするはじめての細胞株である。我々は、MIN6細胞のグルコース取り込みが非常に迅速であるということ、またグルコース台謝も生理的範囲内で濃度依存性に増加することなどを見いだした。さらに、優位に発現しているグルコーストランスポーターのアイソフォームがGLUT2であること、正常β細胞と同一タイプのグルコキナーゼが発現し、グルコースリン酸化が主にグルコキナーゼによって行われていることも明らかにした。そこで膵β細胞でのグルコキナーゼの役割を検討するため、MIN6細胞におけるグルコースリン酸化過程の濃度依存性を変化させることをねらい、グルコースリン酸化活性のKmの低いラットヘキソナーゼIcDNA発現ベクターに組み込んでをMIN6細胞に導入した。ヘキソナーゼI過剰発現MIN6細胞では、特に10mM以下のグルコース濃度でグルコース代謝が顕著に増加していた。このようにヘキソキナーゼIの強制発現によるグルコースリン酸化速度の増加が解糖系の反応速度を増加させたことは、グルコースリン酸化の過程が解糖系の律速過程であることを示している。次にこれらの細胞でのグルコース刺激によるインスリン分泌を検討した。インスリン分泌もグルコース代謝と同様に10mM以下のグルコース濃度で顕著な増加を認めた。このようにヘキソナーゼの過剰発現により、グルコース代謝およびインスリン分泌が増加したことから、グルコースは代謝されることによりシグナルを形成し、その過程ではグルコースリン酸化を担うグルコキナーゼが重要な役割を果たしている、すなわちグルコキナーゼがグルコースセンサーとして機能していると考えられた。

研究成果

• [文献書誌] Ishihara,H: "Overexpression of hexokinase l but not GLUT1 glucose transporter alters concentrationdependency of glucose-stinuiated insulin secreyion in pancreatic b-cell line MIN6." J Biol Chem. 269. 3081-3089 (1994)
• [文献書誌] Nishiyama,N: "Expression of the gene encoding the tyrosine-kinase deficient human insulin receptor in transgenic mice." Gene. 141. 187-192 (1994)
• [文献書誌] Inagaki,N: "Cioning and functional characterization of a third PACAP receptor subtype expressed in insulin-secreting cells." Proc Natl Sci USA. 91. 2679-2683 (1994)
• [文献書誌] Gonoi,T: "Functional neuronal ionotropic giutamate receptors are expressed in the non-neuronal cell line MIN6." J Biol Chem. 269. 16989-16992 (1994)
• [文献書誌] Goodison,S: "Response to glucose of transcription factor binding to the rat insulin-l gene pronoter." Biochem Biophys Res Commun. 203. 702-710 (1994)
• [文献書誌] Sekine,N: "Binodal effect of transforming jiowth factor-beta on glucose-induced insulin secretion in MIN6 cells." Diab Res Clin Pract. 26. 7-14 (1994)