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2019 年度 実施状況報告書

グルタミン酸シグナルによるインスリン開口分泌制御機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 19K09026
研究機関神戸大学

研究代表者

艾尼 吾甫尓江  神戸大学, 医学研究科, 医学研究員 (70750488)

研究分担者 高橋 晴美  神戸大学, 医学研究科, 特命准教授 (50546489)
研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
キーワードインスリン分泌 / インクレチン / グルタミン酸
研究実績の概要

インクレチン(GLP-1, GIP)はcAMPシグナルを介してグルコース濃度依存的にインスリン分泌を促進する。代表者らはこれまでに膵β細胞内のグルコース代謝とcAMP作用の相互作用において、グルコース代謝で産生されたグルタミン酸が必須であることを明らかにしたが、グルタミン酸が顆粒の開口分泌を制御する機序は不明である。本研究では、インスリン顆粒の比較プロテオミクスにより得られた候補分子の機能解析により、グルタミン酸による開口分泌制御機構を明らかにする。本年度は以下の研究を行った。
1)インクレチン/cAMP/グルタミン酸シグナルで変動する顆粒タンパク質のインスリン分泌における機能の解明:インスリン顆粒の比較プロテオミクスで得られた候補分子についてsiRNAによるノックダウン実験を行ったところ、特にVAMP7のノックダウンによりインクレチンによるインスリン分泌が減弱した。また、経時的にインクレチン応答性障害を呈する糖尿病モデルであるZFDMラットの膵島を用いてRNA-seq解析を行ったところ、インクレチン応答性の障害にともない複数の候補分子の発現低下が認められた。
2)インスリン顆粒へのグルタミン酸取り込みによるV-ATPaseおよびVAMP2の制御機構の解明:1)の結果よりVAMP7がインクレチンによるインスリン分泌に関与することが示唆されたが、一方でVAMP2やVAMP8などのアイソフォームはインスリン分泌に関与することが知られている。また、VAMP2はV-ATPaseとの相互作用により開口分泌を制御することが報告されている。これらの分子群のインクレチン/cAMP/グルタミン酸シグナルによるインスリン分泌における役割を明らかにする目的で、V-ATPaseの構成サブユニットとVAMPの会合変化を蛍光顕微鏡により可視化するために、それぞれの蛍光タンパク融合プローブを作製完了した。

現在までの達成度 (区分)
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

ほぼ計画通りに進行しているため。

今後の研究の推進方策

1)インクレチン/cAMP/グルタミン酸シグナルで変動する顆粒タンパク質のインスリン分泌における機能の解明:前年度に引き続き、VAMPs(VAMP2やVAMP7)、V-ATPaseおよびその他の候補分子について、膵β細胞株においてノックダウンやゲノム編集を行い、インスリン開口分泌における役割を生化学・分子生物学的手法により検討する。また、病態生理学的な役割を明らかにするために、糖尿病モデル動物の膵島において候補分子の発現量や機能の変化を検討する。
2)インスリン顆粒へのグルタミン酸取り込みによるV-ATPaseおよびVAMP2の制御機構の解明:前年度に作製した各種蛍光プローブを膵β細胞に発現させ、グルタミン酸刺激下でのV-ATPaseとVAMPsの会合変化を共焦点蛍光顕微鏡により観察するとともに、全反射蛍光顕微鏡により開口分泌ダイナミクスを解析することにより、インクレチン/cAMP/グルタミン酸によるインスリン顆粒の開口分泌における候補分子の役割を明らかにする。

  • 研究成果

    (11件)

すべて 2020 2019

すべて 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 2件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 3件、 招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Tumor-like features of gene expression and metabolic profiles in enlarged pancreatic islets are associated with impaired incretin-induced insulin secretion in obese diabetes: a study of ZFDM rat.2020

    • 著者名/発表者名
      Hayami T, Yokoi N, Yamaguchi T, Honda K, Murao N, Takahashi H, Wang S, Seino Y, Kamiya H, Yabe D, Sweet IR, Mizoguchi A, Nakamura J, Seino S
    • 雑誌名

      J Diabetes Investig

      巻: - ページ: -

    • DOI

      10.1111/jdi.13272

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Glutamate as intracellular and extracellular signals in pancreatic islet functions.2019

    • 著者名/発表者名
      Takahashi H, Yokoi N, Seino S
    • 雑誌名

      Proc Jpn Acad Ser B Phys Biol Sci.

      巻: 95(6) ページ: 246-260

    • DOI

      10.2183/pjab.95.017

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Glucose stimulates somatostatin secretion in pancreatic δ-cells by cAMP-dependent intracellular Ca2+ release.2019

    • 著者名/発表者名
      Denwood G, Tarasov A, Salehi A, Vergari E, Ramracheya R, Takahashi H, Nikolaev VO, Seino S, Gribble F, Reimann F, Rorsman P, Zhang Q
    • 雑誌名

      J Gen Physiol

      巻: 151(9) ページ: 1094-1115

    • DOI

      10.1085/jgp.201912351

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] 肥満糖尿病の膵島におけるインクレチン応答性障害の発症機序2020

    • 著者名/発表者名
      速水智英、横井伯英、吉田 舞、本田洸平、高橋晴美、神谷英紀、溝口 明、中村二郎、清野 進
    • 学会等名
      第34回日本糖尿病・肥満動物学会年次学術集会
  • [学会発表] Role of glutamate signaling in insulin secretion.2019

    • 著者名/発表者名
      Norihide Yokoi, Harumi Takahashi, Susumu Seino
    • 学会等名
      第62回日本糖尿病学会年次学術集会
    • 招待講演
  • [学会発表] 肥満糖尿病における膵島機能不全の機序の解明2019

    • 著者名/発表者名
      吉田 舞, 横井伯英, 速水智英, 川畑綾子, 高橋晴美, 小川渉, 清野 進
    • 学会等名
      第62回日本糖尿病学会年次学術集会
  • [学会発表] Enhanced β-cell Gq signal underlies improved insulin secretion and glucose tolerance by GLP-1 in Kir6.2 KO diabetic mice.2019

    • 著者名/発表者名
      Okechi S Oduori,Kenju Shimomura,Harumi Takahashi,Shihomi Hidaka,Naoya Murao,Norihide Yokoi,Susumu Seino
    • 学会等名
      第62回日本糖尿病学会年次学術集会
  • [学会発表] Role of glutamine/glutamate signaling in insulin secretion.2019

    • 著者名/発表者名
      Guirong Han, Harumi Takahashi, Norihide Yokoi, Ghupurjan Gheni, Naoya Murao, Yutama Seino, Yoshiyuki Hamamoto, Yoshiaki Kido, Susumu Seino
    • 学会等名
      The 11thScientific Meeting of the AASD in conjunction with The 62nd Annual Meeting of the Japan Diabetes Society
    • 国際学会
  • [学会発表] Tumor-like metabolic feature of enlarged pancreatic islets underlies incretin unresponsiveness in obese type 2 diabetes.2019

    • 著者名/発表者名
      Tomohide Hayami, Norihide Yokoi, Kohei Honda, Harumi Takahashi, Hideki Kamiya, Akira Mizoguchi, Jiro Nakamura, Susumu Seino
    • 学会等名
      The 11thScientific Meeting of the AASD in conjunction with The 62nd Annual Meeting of the Japan Diabetes Society
    • 国際学会
  • [学会発表] How can we improve insulin secretion of diabetic-beta-cells?2019

    • 著者名/発表者名
      Susumu Seino, Naoya Murao, Harumi Takahashi, Okechi S Oduori
    • 学会等名
      International Diabetes Federation Congress 2019
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Elucidation of genetic factors and pathogenesis of obese diabetes: Study of ZFDM rat.2019

    • 著者名/発表者名
      Norihide Yokoi, Tomohide Hayami, Mai Yoshida, Harumi Takahashi, Yukio Taniguchi, Susumu Seino
    • 学会等名
      第42回日本分子生物学会年会

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公開日: 2021-01-27  

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