インスリン分泌における膵β細胞のブドウ糖認識機構に関する研究-ブドウ糖認識機構の障害と糖尿病発症の関連について-

1996 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 07044256
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 清野 裕 京都大学, 医学研究科, 教授 (40030986)
• 研究分担者: NEWGARD Chri テキサス大学, 医学部, 准教授 ; JOHNSON John テキサス大学, 医学部, 准教授 ; FUJIMOTO Wil ワシントン大学, 医学部, 教授 ; 石田 均 京都大学, 医学研究科, 助教授 (80212893) ; 山田 祐一郎 京都大学, 医学研究科, 助手 (60283610)
• キーワード: 糖尿病 / 遺伝子 / 変異 / 膵β細胞 / 糖輸送担体 / 電位依存性カルシウム・チャネル / GIP受容体 / PCR-SSCP法

研究概要

先年度までの研究で、グルコース・センサーの候補遺伝子として数種類の遺伝子を候補として検索を進め、肝・β細胞型糖輸送担体(GLUT2)遺伝子におけるアミノ酸変異を伴わない変異および電位依存性カルシウム・チャネル遺伝子のエクソン部分における変異が糖尿病患者のゲノムから検出された。そこで、これらの遺伝子に新たなる変異が存在するか否かを検索すると共に、グルコキナーゼ遺伝子、ATP感受性カリウム・チャネル遺伝子さらにはGIP受容体遺伝子の変異の有無を糖尿病患者のゲノムを用いて検索した。GIP受容体遺伝子については、これまでカルシウム・チャネルで行ったのと同様、エクソン2からエクソン14までの蛋白をコードしている部分についてエクソン毎にPCRを行い、SSCP法により核酸の変異を検討した。この結果、エクソン7でグリシン残基がシステイン残基に置換する変異(Gly198Cys)が、エクソン12でグルタミン酸残基がグルタミン残基に置換する変異(Glu354Gln)がそれぞれ検出された。これらの2種類の変異について全長cDNAをCHO細胞において発現せしめ、機能解析も施行した。まず、エクソン12におけるGlu3541Gln変異ではGIP負荷に対する細胞の応答に変化を認めなかったが、エクソン7のGly198Cys変異を伴うcDNAを導入した細胞ではGIP負荷に伴う細胞内cAMPの上昇が障害されていた。GIPは膵β細胞に作用してブドウ糖存在下にインスリン分泌を促進するホルモンであり、その受容体の活性の低下はインスリン分泌の低下に結びつく。このGly198Cys変異のホモ接合体は糖尿病患者においてのみ認められ、正常対照では検出されなかったことからも、GIP受容体の変異は糖尿病発症の機序の一つとして考えられることが本研究から明らかとなった。

研究成果

• [文献書誌] Y.Ihara,et al.: "Molecular diversity and functional characterization of votagedependent calcium channels(CACN4)expressed in pancreatic β-cells." Mol.Endocrinol.9-1. 121-130 (1995)
• [文献書誌] N.Inagaki,et al: "Cloning and functional characterization of a novel ATP-sensitive potassium channel ubiquitously expressed in rat tissues,including pancreatic islets,pituitary,skeletal muscle,and heart." J.Biol.Chem.270-11. 5691-5694 (1995)
• [文献書誌] S.Kato,et al.: "Alterations in basal and glucose-stimulated voltage-dependent Ca2+ channel activities in pancreatic β cells of non-insulin-dependent diabetes mellitus GK rats." J.Clin.Invest.97-11. 2417-2425 (1996)
• [文献書誌] Y.Yamada,et al.: "The Structures of the human Calcium Channel α 1 Subunit(CACNL1A2)and β Subunit (CACNLB3)Genes" GENOMICS. 27. 312-319 (1995)
• [文献書誌] Y.Yamada,et al.: "Human Gastric Inhibitory Polypeptide Receptor:Cloning of the Gene(GIPR)and cDNA" GENOMICS. 29. 773-776 (1995)
• [文献書誌] A.Kubota,et al.: "Indentification of Two Missense Mutations in the GIP Receptor Gene:A Functional Study and Association Analysis with NIDDM" DIABETES. 45-12. 1701-1705 (1996)