新規インスリン転写因子が2型糖尿病を深刻化させる分子機構の解明

2018 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 18K06134
• 研究機関: 香川大学
• 研究代表者: 杉山 康憲 香川大学, 農学部, 助教 (10632599)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2021-03-31
• キーワード: 2型糖尿病 / 糖毒性 / インスリン発現 / プロテインキナーゼ / CPG16 / JDP2

研究実績の概要

２型糖尿病における慢性的な高血糖の持続は糖毒性（膵臓beta細胞におけるインスリン分泌・発現低下）を引き起こし、糖尿病合併症を誘発することが問題となっている。この糖毒性の発症の分子機構には不明な点が多く、そのメカニズムの解明が課題となっている。
本研究では、糖毒性におけるインスリン発現抑制の分子メカニズムについて解析したところ、新規インスリン発現抑制因子としてセリン/スレオニンキナーゼであるCandidate plasticity gene 16 (CPG16)を見出した。CPG16は膵臓beta細胞において慢性的な高グルコース処理によってmRNAレベルおよびタンパク質レベルにおいて発現量が増加した。また、2型糖尿病モデル細胞であるラット膵臓beta細胞由来インスリノーマINS-1細胞においてCPG16を過剰発現させるとインスリン発現を抑制した。さらに、このCPG16のリン酸化基質を探索したところ、Jun dimerization protein 2 (JDP2)を見出した。JDP2をINS-1細胞に過剰発現するとインスリン転写活性が増加することから、JDP2が新規インスリン転写因子であることを示した。加えて、JDP2はインスリンプロモーター上のG1領域に結合することを見出した。また、JDP2によるインスリン発現をCPG16が抑制し、この抑制がCPG16のキナーゼ活性依存的であることを見出した。
これらより、慢性的な高血糖が持続すると膵臓beta細胞においてCPG16の発現量が上昇し、JDP2をリン酸化することにより、JDP2によるインスリン転写活性を抑制すると考えられる。その結果、膵臓beta細胞においてインスリン分泌障害が引き起こされ、2型糖尿病が深刻化するというCPG16-JDP2を介した新規経路を発見した。

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

糖毒性におけるCPG16とJDP2を介したインスリン発現抑制機構を解明することが本研究の目的である。現在のところ、新規インスリン転写因子であるJDP2がインスリンプロモーター上のG1領域に結合することを見出した。また、JDP2によるインスリン発現をCPG16が抑制することを明らかとし、この抑制にはCPG16のキナーゼ活性が必須であることを示した。加えて、in vitroキナーゼアッセイにより、CPG16がJDP2のDNA結合領域であるC末端領域をリン酸化することを明らかとしている。

今後の研究の推進方策

これまでの研究と同様に糖毒性におけるCPG16とJDP2を介したインスリン発現抑制機構を解析していく。まず、JDP2とインスリンプロモーター上のG1領域との結合がCPG16によるリン酸化によって制御されているかをゲルシフトアッセイおよびChIPアッセイにより解析する。また、JDP2がホモ二量体として働くのか、他の転写因子とヘテロ二量体を形成して機能するのかを明らかとするため、これまでに知られているインスリン転写因子をクローニングして組換えタンパク質を取得し、複合体形成およびインスリンプロモーターとの結合を解析していく予定である。

次年度使用額が生じた理由

人件費・謝金に計上していた予算が必要でなくなったため、次年度使用額が若干生じた。
この予算は次年度の物品費に計上する。

研究成果

• [雑誌論文] Candidate plasticity gene 16 mediates suppression of insulin gene expression in rat insulinoma INS-1 cells under glucotoxic conditions (2019)
  • 著者名/発表者名: Tatsuto Nakane, Ayae Ido, Takuma Higuchi, Hiroshi Todaka, Keiko Morisawa, Tadashi Nagamine, Kensaku Fukunaga, Shuji Sakamoto, Koji Murao, Yasunori Sugiyama
  • 雑誌名: Biochemical and Biophysical Research Communications 巻: 512 ページ: 189-195
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2019.03.036.
  • 査読あり
• [雑誌論文] A method for profiling the phosphorylation state of tyrosine protein kinases (2019)
  • 著者名/発表者名: Yuuki Uezato, Isamu Kameshita, Keiko Morisawa, Shuji Sakamoto, Eiji Kinoshita, Emiko Kinoshita-Kikuta, Tohru Koike, Yasunori Sugiyama
  • 雑誌名: Biochimica et Biophysica Acta 巻: 1867 ページ: 71-75
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2018.07.119.
  • 査読あり
• [雑誌論文] A negative feedback loop between nuclear factor 90 (NF90) and an anti-oncogenic microRNA, miR-7 (2018)
  • 著者名/発表者名: Takuma Higuchi, Keiko Morisawa, Hiroshi Todaka, Sylvia Lai, Eunsup Chi, Kazutsugu Matsukawa, Yasunori Sugiyama, Shuji Sakamoto
  • 雑誌名: Biochemical and Biophysical Research Communications 巻: 503 ページ: 1819-1824
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2018.07.119.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Facile preparation of highly active casein kinase 1 using Escherichia coli constitutively expressing lambda phosphatase (2018)
  • 著者名/発表者名: Kazutoshi Akizuki, Taku Toyama, Masashi Yamashita, Yasunori Sugiyama, Atsuhiko Ishida, Isamu Kameshita, Noriyuki Sueyoshi
  • 雑誌名: Analytical Biochemistry 巻: 549 ページ: 99-106
  • DOI: 10.1016/j.ab.2018.03.015.
  • 査読あり
• [雑誌論文] マルチPK抗体を用いたプロテインキナーゼ研究の新展開 (2018)
  • 著者名/発表者名: 杉山 康憲、上里 裕樹、亀下 勇
  • 雑誌名: 電気泳動 巻: 62 ページ: 5-8
  • DOI: 10.2198/electroph.62.5
  • 査読あり
• [雑誌論文] Thyroid stimulating hormone stimulates the expression of glucose transporter 2 via its receptor in pancreatic b cell line, INS-1 cells (2018)
  • 著者名/発表者名: Jingya Lyu, Hitomi Imachi, Takuo Yoshimoto, Kensaku Fukunaga, Seisuke Sato, Tomohiro Ibata, Toshihiro Kobayashi, Tao Dong, Kazuko Yonezaki, Nao Yamaji, Fumi Kikuchi, Hisakazu Iwama, Ryou Ishikawa, Reiji Haba, Yasunori Sugiyama, Huanxiang Zhang, Koji Murao
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 8 ページ: 1986
  • DOI: 10.1038/s41598-018-20449-3.
  • 査読あり
• [学会発表] A negative feedback loop between Nuclear Factor 90 (NF90) and an anti-oncogenic miRNA, miR-7 (2018)
  • 著者名/発表者名: 樋口 琢磨、戸高 寛、森澤 啓子、Sylvia Lai、池 恩燮、杉山 康憲、坂本修士
  • 学会等名: 第91回日本生化学会大会
• [学会発表] Suppression of insulin expression by CPG16-JDP2 pathway in pancreatic beta cell (2018)
  • 著者名/発表者名: 中根 達人、井戸 彩詠、樋口 琢磨、戸髙 寛、坂本 修士、村尾 孝児、杉山 康憲
  • 学会等名: 第91回日本生化学会大会
• [学会発表] lamdaホスファターゼ共発現系を用いた非リン酸化／高活性型カゼインキナーゼ1の簡便な調製法の開発 (2018)
  • 著者名/発表者名: 秋月 一駿、遠山 拓、山下 雅史、杉山 康憲、石田 敦彦、亀下 勇、末吉 紀行
  • 学会等名: 日本農芸化学会中四国支部第52回講演会
• [学会発表] 膵臓beta細胞におけるCPG16-JDP2を介した新規インスリン発現抑制機構 (2018)
  • 著者名/発表者名: 中根 達人、井戸 彩詠、樋口 琢磨、戸髙 寛、坂本 修士、村尾 孝児、杉山 康憲
  • 学会等名: 第59回日本生化学会中国・四国支部例会
• [学会発表] 膵臓beta細胞におけるコレステロール合成を介したインスリン発現抑制機構 (2018)
  • 著者名/発表者名: 飯田 悟、藤井 修作、井戸 彩詠、戸髙 寛、樋口 琢磨、坂本 修士、村尾 孝児、杉山 康憲
  • 学会等名: 第59回日本生化学会中国・四国支部例会