グルコースとインスリンによるピルビン酸キナーゼ遺伝子の転写調節の分子機構

2004 年度 研究成果報告書概要

• 研究課題/領域番号: 14360074
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 食品科学・製品科学
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 野口 民夫 名古屋大学, 大学院・生命農学研究科, 教授 (70135721)
• 研究分担者: 山田 一哉 福井大学, 医学部, 助教授 (20263238)
• 研究期間 (年度): 2002 – 2004
• キーワード: ピルビン酸キナーゼ / 転写制御 / インスリン / グルコース / 転写因子 / タンパク質相互作用 / 肝臓 / 脂肪細胞

研究概要

1、SHARP2はL型ピルビン酸キナーゼ(LPK)遺伝子の炭水化物応答性には関与しなかったが、その転写は肝細胞においてインスリンによりホスホイノシチド3-キナーゼ経路を介して促進されることを見いだした。
2、肝臓におけるLPK遺伝子の転写はNF1が制御領域のLII及びLII'に結合し、HNF1αがLIに結合するとともに、NF1のDNA結合ドメインとHNF1αのアクチベーションドメインが直接に結合することによりHNF1αのDNAへの結合性が高まる結果、促進されることが示された。
3、ホメオドメインをもつ転写因子のHexは、LPK遺伝子のプロモーター活性に直接の影響を与えなかったが、Hexはホメオドメインを介してHNF1αのポウーホメオドメインと直接に結合することによりHNF1αの活性を促進する結果、LPK遺伝子の転写を上昇させることが示された。
4、LPK遺伝子の炭水化応答性転写因子ChREBPの遺伝子発現の制御を初代培養肝細胞を用いて検討したところ、ChREBP遺伝子のインスリン/グルコースによる発現の誘導にはChREBP自身が関与しているものと考えられた。ラットChREBP遺伝子のクローンを単離し、転写開始点を決定するとともに、その上流域約1000bpの配列を明らかにした。この領域の中にはLPK遺伝子のChREに類似の配列が認められたが、炭水化物応答性は認められなかった。一方、SREBPの結合配列に類似した配列が-153までに認められ、この配列はSREBPに応答した。
5、脂肪細胞でのM2型PKの発現は、インスリンにより転写及び転写後のレベルで調節さらえていた。PKM遺伝子の-0.5kから-2.2kまでの間にインスリン応答領域の存在が示唆された。

研究成果

• [雑誌論文] Identification of the transactivating region of the homeodomain protein, Hex (2004)
  • 著者名/発表者名: Shinya Kasamatsu
  • 雑誌名: Journal of Biochemistry 135(2) ページ: 217-223
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Identification and characterization of the hematopoietic cell-specific enhancer-like element of the mouse Hex gene (2004)
  • 著者名/発表者名: Ayuko Sato
  • 雑誌名: Journal of Biochemistry 135(2) ページ: 259-268
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] 糖質代謝酵素遺伝子発現の糖反応性エレメント (2004)
  • 著者名/発表者名: 山田 一哉
  • 雑誌名: Diabetes Frontier 15(2) ページ: 189-193
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Identification of the transactivating region of the homeodomain protein (2004)
  • 著者名/発表者名: Kasamatsu, S. et al.
  • 雑誌名: Hex.J.Biochem. 135(2) ページ: 217-223
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Identification and characterization of the hematopoietic cell-specific enhancer-like element of the mouse Hex gene. (2004)
  • 著者名/発表者名: Sato, A. et al.
  • 雑誌名: J.Biochem. 135(2) ページ: 259-268
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Carbohydrate response element of gene expression of carbohydrate metabolic enzymes(in Japanese). (2004)
  • 著者名/発表者名: Yamada, K. et al.
  • 雑誌名: Diabetes Frontier 15(2) ページ: 189-193
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Insulin stimulates expression of the pyruvate kinase M gene in 3T3-L1 adipocytes (2003)
  • 著者名/発表者名: Yuuki Asai
  • 雑誌名: Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry 67(6) ページ: 1272-1277
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Insulin induces the expression of the SHARP-2/Stra13/DEC1 gene via a phosphoinositide 3-kinase pathway (2003)
  • 著者名/発表者名: Kazuya Yamada
  • 雑誌名: Journal of Biological chemistry 278(33) ページ: 30719-30724
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Insulin stimulates expression of the pyruvate kinase M gene in 3T3-L1 adipocytes. (2003)
  • 著者名/発表者名: Asai, Y. et al.
  • 雑誌名: Biosci.Biotech.Biochem. 67(6) ページ: 1272-1277
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Insulin induces the expression of the SHARP-2/Stra13/DEC1 gene via a phosphoinositide 3-kinase pathway. (2003)
  • 著者名/発表者名: Yamada, K. et al.
  • 雑誌名: 278(33) ページ: 30719-30724
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より