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2021 年度 実施状況報告書

膵β細胞におけるグルコース応答性インスリン翻訳調節機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 21K06841
研究機関奈良県立医科大学

研究代表者

山内 晶世  奈良県立医科大学, 医学部, 助教 (70361110)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
キーワードインスリン / 翻訳制御
研究実績の概要

インスリンは膵臓のβ細胞から分泌される、血糖値(血液中のグルコース濃度)を調節するホルモンである。β細胞はグルコース濃度の上昇に応答してインスリンを分泌するとともに、インスリンの生合成を増加させ、分泌によって減少したインスリンを補充する。グルコースによるインスリン生合成の増加は、インスリンmRNA からタンパク質を合成する翻訳の増加に依存しているが、その分子機構は不明である。本研究の目的は、インスリンのグルコースによる翻訳制御に必要な遺伝子領域を明らかにすることである。
本研究では、β細胞におけるインスリンのグルコースによる翻訳制御に重要であると考えられているインスリン遺伝子の非翻訳領域 (UTR) を改変し、インスリン生合成に与える影響を評価する。これまでヒトのβ細胞の培養細胞ではグルコース応答性インスリン生合成は観測されていないため、マウスβ細胞株である MIN6 細胞を用いることにした。まず、インスリンmRNAの量は変動せずに翻訳が増加するようなグルコース濃度と刺激時間を決定した。マウスにはインスリン遺伝子が2つ (Ins1とIns2) 存在し、それぞれのmRNAの翻訳のグルコース依存性の評価は、もう片方のインスリン遺伝子を欠損させたMIN6細胞で行う必要がある。また、両遺伝子のUTRの配列には、相同性が高い領域もあるが、異なる領域もあるので、改変するUTR領域の選択には、両遺伝子のグルコース応答性が同じかどうかを明らかにすることが必要である。そこで、Ins1欠損MIN6細胞およびIns2欠損MIN6細胞の作製に着手し、現在進行中である。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

マウスMIN6細胞でグルコースによってインスリンのmRNAは増加せずに生合成が増加する条件を見いだすことができたが、2つのインスリン遺伝子それぞれについてグルコース応答性を評価する必要があるため、CRISPR/Cas9によるゲノム編集を用いて、Ins1欠損MIN6細胞およびIns2欠損MIN6細胞を作製しようとしたが、成功しなかった。現在、ゲノム編集方法を変更して、これらの細胞を作製中であり、インスリン生合成のグルコース依存性の測定には至っておらず、実施計画よりやや遅れている。

今後の研究の推進方策

Ins1欠損MIN6細胞およびIns2欠損MIN6細胞の作製を完了する。それぞれの細胞について、野生型のMIN6細胞で最適化した培養条件やグルコース刺激条件において、mRNA量の変化はないことを確認したあと、インスリン生合成を測定する。どちらの細胞でもグルコースによってインスリン生合成が増加したら、両遺伝子のUTRで配列が共通する領域をゲノム編集により改変する。Ins2 UTR改変Ins1欠損MIN6細胞およびIns1 UTR改変Ins2欠損MIN6細胞のインスリン生合成のグルコース応答性を測定して改変領域の重要性を評価する。片方の遺伝子にしかグルコース応答性が見られなかった場合は、その遺伝子特有の領域を改変した細胞を作製し、インスリン生合成のグルコース応答性を測定して改変領域の重要性を評価する。これにより、インスリン生合成のグルコースによる制御に必要なインスリン遺伝子の領域を明らかにする。

次年度使用額が生じた理由

Ins1欠損MIN6細胞およびIns2欠損MIN6細胞の作製が完了せず、インスリン生合成測定に必要なラジオアイソトープ (RI) 試薬やインスリン検出用試薬などを購入しなかったため、次年度使用額が生じた。
次年度使用額および当該年度以降分の助成金は、Ins1欠損MIN6細胞およびIns2欠損MIN6細胞のインスリン生合成測定のためのRI試薬・インスリン検出用試薬の購入費、UTR改変MIN6細胞の作製およびそれらの細胞のインスリン生合成測定に必要な細胞培養用試薬・分子生物学用試薬・RI試薬・インスリン検出用試薬・器具などの購入費、研究成果を学会発表するための旅費として使用する予定である。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2021

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 5件)

  • [雑誌論文] Intermittent Hypoxia Upregulates the Renin and Cd38 mRNAs in Renin-Producing Cells via the Downregulation of miR-203.2021

    • 著者名/発表者名
      Yoshinori Takeda, Asako Itaya-Hironaka, Akiyo Yamauchi, Mai Makino, Sumiyo Sakuramoto-Tsuchida, Hiroyo Ota, Ryuji Kawaguchi, Shin Takasawa
    • 雑誌名

      Int. J. Mol. Sci.

      巻: 22 ページ: 10127

    • DOI

      10.3390/ijms221810127

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Intermittent hypoxia up-regulates Renin and Cd38 mRNAs in renin-producing cells via miR-203.2021

    • 著者名/発表者名
      Yoshinori Takeda, Asako Itaya-Hironaka, Akiyo Yamauchi, Mai Makino, Sumiyo Sakuramoto-Tsuchida, Hiroyo Ota, Ryuji Kawaguchi, Shin Takasawa
    • 学会等名
      ERS International Congress 2021
    • 国際学会
  • [学会発表] Involvement of RAGE pathway in visceral adipose tissue in preeclampsia2021

    • 著者名/発表者名
      Juria Akasaka, Katsuhiko Naruse, Yoshinori Takeda, Mayuko Ichikawa, Hiroshi Kobayashi, Tomoko Uchiyama, Mai Makino, Akiyo Yamauchi, Asako Itaya-Hironaka, Shin Takasawa
    • 学会等名
      The 22nd World Congress of International Society for the Study of Hypertension in Pregnancy
    • 国際学会
  • [学会発表] Upregulation of Regenerating Gene IV and Hepatocyte Growth Factor in Cardiomyocytes by Intermittent Hypoxia and Its MicroRNA-Mediated Mechanism2021

    • 著者名/発表者名
      Shin Takasawa, Asako Itaya-Hironaka, Akiyo Yamauchi, Mai Makino, Sumiyo Sakuramoto-Tsuchida, Tomoko Uchiyama, Yoshinori Takeda, Yoji Kyotani, Hiroyo Ota
    • 学会等名
      81st American Diabetes Association Scientific Sessions
    • 国際学会
  • [学会発表] Alteration of Alternative Splicing of RYR2 Modulates Insulin Biosynthesis in Pancreatic β-Cells2021

    • 著者名/発表者名
      Mai Makino, Asako Itaya-Hironaka, Akiyo Yamauchi, Sumiyo Sakuramoto-Tsuchida, Yoshinori Takeda, Tomoko Uchiyama, Shin Takasawa
    • 学会等名
      81st American Diabetes Association Scientific Sessions
    • 国際学会
  • [学会発表] Expression of human REG IV gene in inflammatory bowel diseases and its possible mechanism2021

    • 著者名/発表者名
      Shin Takasawa, Chikatsugu Tsuchida, Sumiyo Sakuramoto-Tsuchida, Tomoko Uchiyama, Mai Makino, Akiyo Yamauchi, Asako Itaya-Hironaka
    • 学会等名
      12th International Congress on Autoimmunity
    • 国際学会
  • [学会発表] 間歇的低酸素は哺乳類心筋細胞においてReg IVとHGF mRNAを増加させる2021

    • 著者名/発表者名
      高沢伸、山内晶世、牧野舞、竹田善紀、土田澄代、太田浩世、広中安佐子
    • 学会等名
      第64回日本糖尿病学会年次学術集会
  • [学会発表] 膵β細胞において2型リアノジン受容体の選択的スプライシングはインスリン生合成機構に影響を及ぼす2021

    • 著者名/発表者名
      牧野舞、広中安佐子、山内晶世、竹田善紀、土田澄代、高沢伸
    • 学会等名
      第64回日本糖尿病学会年次学術集会

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公開日: 2022-12-28  

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