ヘキソサミン経路を介し糖尿病合併症の発症に関わる遺伝子群の同定と調節機構の解明

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13204010
• 研究機関: 千葉大学
• 研究代表者: 横手 幸太郎 千葉大学, 医学部・附属病院, 助手 (20312944)
• キーワード: 糖尿病 / 合併症 / プロモーター / 転写因子 / ヘキソサミン経路 / グルコサミン / 血管平滑筋細胞 / DNAチップ

研究概要

我々はこれまでの研究から、ラットオステオポンチン(以下OPN)遺伝子の5'プロモーター領域にグルコース・グルコサミン反応性領域(以下GGRE)が存在することを見出している。今回、その構造機能連関を明らかにするため、OPNプロモーター領域のdeletion constructsを順次培養平滑筋細胞へ導入してルシフェラーゼレポーターアッセイを行なった。その結果、-112から-62bpの領域にGGREの存在が示唆された。その構造はマウスやヒトOPNプロモーターにも保存され、既知のコンセンサスモチーフを複数含有していた。このうち、E-boxあるいはGC-richモチーフに変異を導入すると、高グルコースやグルコサミンによる転写活性の上昇が著しく損なわれた。このGGREモチーフを有する標識オリゴヌクレオチドを作製しゲルシフトアッセイを行なったところ、既知の転写因子であるUSF-1/2のほか未同定蛋白が結合することがわかった。
また治療的介入を視野に入れた検討として、HMG-CoA還元酵素阻害剤(以下スタチン)を培養平滑筋細胞に添加すると、濃度依存的に高グルコースによるOPN発現が蛋白レベル・mRNAレベルで著しく低下した。スタチンによるOPN発現抑制効果は、メバロン酸やゲラニルゲラニルピロリン酸(以下GGP)の添加によりほぼ完全にレスキューされた。したがって、内因性コレステロール合成経路からGGPが産生され、その結果何らかの細胞内蛋白が修飾されることでOPN発現がポジティヴに制御されていると推察された。そのシグナル伝達経路の詳細については、現在解析中である。ストレプトゾトシン惹起糖尿病ラットでは大動脈および腎においてOPNmRNAが過剰発現するが、in vivoでも、スタチンを経口投与すると、これを対照のレベルまで低下させることができた。
このほかDNAチップを用い、低濃度グルコサミン負荷により平滑筋細胞内で発現変化の見られる複数の遺伝子を同定した。現在クラスター解析を行っている。

研究成果

• [文献書誌] Takemoto M, et al.: "NK-104, a 3-hydroxy-3-methylglutaryl coenzyme A reductase inhibitor, reduces osteopontin expression by rat aortic smooth muscle cells"Br J Pharmacol. 133. 83-88 (2001)
• [文献書誌] Mori S, et al.: "Enhanced intra-abdominal visceral fat accumulation in patients with Werner syndrome"Int J Obesity Relat Metab Dis. 25. 292-295 (2001)
• [文献書誌] 横手幸太郎: "PDGFの生理機能と疾患治療への応用"Molecular Medicine. 38. 250-258 (2001)
• [文献書誌] 横手幸太郎, 他: "平滑筋細胞研究の新展開-基礎から臨床へ-"細胞. 33. 326-327 (2001)
• [文献書誌] Asaumi S: "Identification and characterization of high glucose and glucosamine responsive element in rat osteopontin promoter"Eur J Clin Invest. (in press).
• [文献書誌] 宮澤恵二, 他: "新細胞増殖因子のバイオロジー"羊土社(東京). (2001)