糖輸送担体の哺乳動物細胞でのソーテイング機構の解明

1996 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 07044226
• 研究機関: 山口大学
• 研究代表者: 岡 芳知 山口大学, 医学部, 教授 (70175256)
• 研究分担者: DAVID James クイーンスランド大学, 分子生物学遺伝子工学センター, 上級研究員 ; 犬飼 浩一 東京大学, 医学部・附属病院, 医員 ; 片桐 秀樹 東京大学, 医学部・附属病院, 医員 ; 谷澤 幸生 山口大学, 医学部・附属病院, 助手 (00217142)
• キーワード: 糖輸送担体 / キメラタンパク / 細胞内ソーテイング / Caco-2細胞

研究概要

哺乳動物促通拡散ヘキソース輸送体には、GLUT1からGLUT5までの5種類のアイソフォームが存在し、いずれも細胞膜を12回貫通し、N末端とC末端は細胞内に存在するトポロジーを有する。これらのアイソフォームは糖輸送特性に違いがあるだけでなく、細胞内での局在も異なっている。この細胞内ソーテイングについては、局性のある細胞がよいモデルとなる。
我々は、オーストラリアのJames博士の研究グループと共同研究を進め、腎尿細管由来のMDCK細胞をフィルター上に局性をもった状態で培養し、することで局性において、GLUT3はapical側にGLUT1はbasolateral側にソーテイングされることを、形態学的GLUT1がとGLUT3のGLUT1はすべての細胞の細胞膜に存在してグルコース輸送を介在する。我々は、ラットGLUT5はグルコース輸送活性は有さずフルクトース輸送体であることを示し、さらにGLUT1とGLUT5のキメラ蛋白をCHO細胞に発現させて糖輸送特性を検討し、グルコースおよびフルクトース輸送能に必要な部位を解析してきた(Inukai K et al.Endocrinology 136:4850-4857,1995)。GLUT5とGLUT1では、極性のある細胞での細胞内局在に違いがあり、細胞内ソーテイング機構についても良いモデルとなる。すなわち、GLUT5はapical側に、GLUT1はbasolateral側に局在し、消化管腔から吸収した糖を血管内に取り込むのに関わっている。そこで、細胞内ソーテイングを決定するモチーフを解明するために、GLUT5とGLUT1の間で様々なキメラを作製し、ヒト消化管上皮細胞のモデルであるCaco-2細胞に発現させ検討した。その結果、膜貫通部位6と7の間にある細胞内ループ部分がGLUT1であればbasolateral側に、GLUT5であればapical側に局在し、Caco-2細胞におけるGLUT1とGLUT5のソーテイングには細胞内ループ部分が大きな役割を演じていると考えられた(Inukai K et al.Molecular Endocrinology in press 1977)。

研究成果

• [文献書誌] Katagiri H,et al.: "Overexpreession of catalytic subunit p110a ofphosphatidylinositol 3-kinase increases glucose transport activity with translocation of glucose transporters in 3T3-L1 adipocytes." J Biol Chem. 271. 16987-16990 (1996)
• [文献書誌] Ishihara H,et al.: "Cloning of cDNAs encoding two isoforms of 68-kDa type I phosphatidylinositol 4-phosphate 5-kinase from insulin secreting cells." J Biol Chem. 271. 23611-23614 (1996)
• [文献書誌] Pascoe WS,et al.: "Differential targeting of facilitative glucose transporters in polarized epithelial cells." Am.J.Physiol. 271. C547-C554 (1996)
• [文献書誌] Inukai K,et al.: "Targeting of GLUT1-GLUT5 chimeric proteins in the polarized cell line Caco-2." Molecular Endocrinology. (in press). (1997)
• [文献書誌] Katagiri H,et al.: "Roles of phosphatidylinositol 3-kinase and Ras on insulin-stimulated glucose transport in 3T3-L1 adipocytes." Am J Physiol. (in press). (1997)