トランスジェニックマウスを用いた運動トレーニングによるGLUT4発現増加機序

2005 年度 研究成果報告書概要

• 研究課題/領域番号: 16300216
• 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: スポーツ科学
• 研究機関: 独立行政法人国立健康・栄養研究所
• 研究代表者: 江崎 治 独立行政法人国立健康・栄養研究所, 生活習慣病研究部, 部長 (90191923)
• 研究分担者: 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, 主任研究員 (10342932) ; 亀井 康富 東京医科歯科大学, 難治疾患研究所分子代謝医学分野, 助教授 (70300829)
• 研究期間 (年度): 2004 – 2005
• キーワード: 遺伝子 / 生体分子 / 糖尿病 / 発現制御 / バイオテクノロジー / SKELETAL MUSCLE / ADIPOSE TISSUE

研究概要

運動トレーニングは、糖輸送体(GLUT4)の発現量及びミトコンドリア数を増加させる。GLUT4は、末梢組織での糖代謝の律速段階になっていて、GLUT4の増加は耐糖能を高め、糖尿病を予防する。ミニジーンGLUT4トランスジェニックマウスを用いて、運動によるGLUT4発現増加に関する遺伝子発現調節領域(シス・エレメント)と、それに結合する転写因子の同定を試みた。
運動によるGLUT4発現増加のシスエレメントが-551と-442の間に存在していることを明らかにし、ゲルシフト法及びUV-クロスリンクにより、この部分に結合する2種類核内蛋白を見出し、それぞれの結合部位を同定した。更にNF1,MEF2にミューテーションを入れた-3KのGLUT4ミニジーンコンストラクトを作製し、トランスジェニックマウスを作製した。その結果、NF1結合部位がGLUT4の脂肪細胞での発現に必要であること,MEF2結合部位がGLUT4の心筋での発現に必要であることを明らかにした。
一方、運動とは逆に、骨折に伴うギプス固定などにより足を動かせなくするとGLUT4量が減ることが知られている。同様にミューテーションを入れたGLUT4ミニジーントランスジェニックマウスを用いて、ギプスによる足固定や、神経切除によりGLUT4発現量が低下するのに必要な領域を見つけた。足固定に反応する領域が、足の筋肉を動かしたときと、動かせなくした時のGLUT4発現のONとOFFのスイッチの役割を果たしている可能性も考えられ、この結果を手がかりに詳細な検討を進め、運動により誘導される転写因子、運動に応答する転写調節領域、そこへ至る情報伝達経路を今後明らかにしていく。

研究成果

• [雑誌論文] Skeletal muscle FOXO1 (FKHR)-transgenic mice have less skeletal muscle mass, down-regulated type I (slow twitch / red muscle) fiber genes, and impaired glycemic control. (2004)
  • 著者名/発表者名: Kamei Y, Miura S, Suzuki M, Kai Y, Mizukami J, Taniguchi T, Mochida K, Hata T, Matsuda J, Aburatani H, Nishino I, Ezaki O
  • 雑誌名: Journal of Biological Chemistry 279・39 ページ: 41114-41123
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Nuclear factor 1 regulates adipose tissue-specific expression in the mouse GLUT4 gene. (2004)
  • 著者名/発表者名: Miura S, Tsunoda N, Ikeda S, Kai Y, Cooke DW, Lane MD, Ezaki O
  • 雑誌名: Biochem Biophys Res Commun 325・3 ページ: 812-818
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Skeletal muscle FOXO1 (FKHR)-transgenic mice have less skeletal muscle mass, down-regulated type I (slow twitch/red muscle) fiber genes, and impaired glycemic control. (2004)
  • 著者名/発表者名: Kamei Y, Miura S, Suzuki M, Kai Y, Mizukami J, Taniguchi T, Mochida K, Hata T, Matsuda J, Aburatani H, Nishino I, Ezaki O
  • 雑誌名: Journal of Biological Chemistry 279 ページ: 41114-41123
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Nuclear factor 1 regulates adipose tissue-specific expression in the mouse GLUT4 gene. (2004)
  • 著者名/発表者名: Miura S, Tsunoda N, Ikeda S, Kai Y, Cooke DW, Lane MD, Ezaki O
  • 雑誌名: Biochem Biophys Res Commun 325 ページ: 812-818
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より