運動によるインスリン抵抗性改善機序の解明

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14770030
• 研究機関: 独立行政法人国立健康・栄養研究所
• 研究代表者: 三浦 進司 独立行政法人国立健康・栄養研究所, 生活習慣病研究部, 任期付研究員 (10342932)
• キーワード: GLUT4 / 転写調節 / PGC-1α / トランスジェニックマウス

研究概要

これまでに運動によって筋肉でのGLUT4発現量を調節するシス領域がGLUT4の転写開始点の-551と-442の間に存在することを明らかにしている。そこで、-551から-442のDNA配列に結合する核蛋白質が骨格筋中に存在すること、さらにその結合DNA配列を特定する目的で、骨格筋より核抽出物を調製し、gel shift法により検討した。その結果、核蛋白質中に-551と-442の間のDNA配列に結合する核蛋白質が数種類存在することを明らかにした。またこれらが結合するDNA配列を特定した。
運動はミトコンドリアとGLUT4を増加させる。最近、転写共役因子PGC-1αがミトコンドリアの合成を促進することが示された。そこで筋肉組織特異的にPGC-1αを過剰発現させたマウスを作成し、表現型の変化を調べた。PCC-1α過剰発現マウスでは、ミトコンドリアの増加に伴い、筋肉の赤化が認められたが、GLUT4の発現量は逆に低下した。それに伴い、インスリン抵抗性も認められた。以上のことからPGC-1αの増加はミトコンドリアを増加させるが、GLUT4の発現量は増加させないことがわかった。
脂肪組織のGLUT4発現を特異的に抑制したマウスがインスリン抵抗性を来すことが報告され、脂肪組織のGLUT4も糖代謝に重要な役割を果たすことが示されている。これまでにトランスジェニックマウスを用いた実験により、GLUT4の脂肪組織発現に関与するシス領域(ASE)が-551と-442の間に存在することを明らかにしている。そこで、その領域をさらに絞り込むため新たにトランスジェニックマウスを作製して検討した結果、ASEが-551と-506の間に存在することを明らかにした。さらにgel shift法によりこの領域のどの部分に核蛋白が結合するのかを特定し、UV-cross link法によりその核蛋白質の分子量を測定した。

研究成果

• [文献書誌] Kamei Y, Mizukami J, Miura S, Suzuki M, Takahashi N, Kawada T, Taniguchi T, Ezaki O: "A forkhead transcription factor FKHR up-regulates lipoprotein lipase expression in skeletal muscle"FEBS.Lett.. 536(1-3). 232-236 (2003)
• [文献書誌] Miura S, Kai Y, Ono M, Ezaki O: "Overexpression of peroxisome proliferator-activated receptor γ coactivator-1 α (PGC-1α) down-regulates GLUT4 mRNA in skeletal muscles"J.Biol.Chem.. 278(33). 31385-31390 (2003)
• [文献書誌] Miura S, Tsunoda N, Ikeda S,.Kai Y, Ono M, Maruyama K, Takahashi M, Mochida K, Matsuda J, Lane MD, Ezaki O: "Regulatory sequence elements of mouse GLUT4 gene expression in adipose tissues"Biochem.Biophys.Res.Commun.. 312. 277-284 (2003)