| 研究課題/領域番号 |
21K09829
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| 研究機関 | 鹿児島大学 |
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研究代表者 |
松口 徹也 鹿児島大学, 医歯学域歯学系, 教授 (10303629)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| キーワード | 細胞内シグナル伝達 / 糖質代謝 / 糖尿病 / 肥満症 / JNK / 脱リン酸化酵素 / EGR1 |
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| 研究実績の概要 |
近年、肥満に伴って生じる全身組織の慢性炎症が、糖尿病、心血管障害、脂肪肝、がんなどの発症の原因となることが解明されてきた。これに関わる分子機構として、各種炎症反応に関わるストレス感受性キナーゼであるJNKsの役割が注目されているが、その詳細は不明な点が多い。本研究課題は、我々が以前JNKを特異的に不活化するフォスファターゼ（脱リン酸化酵素）として同定した DUSP16の糖質代謝・インスリンシグナルにおける役割を解明し、肥満に伴う慢性炎症の発症におけるDUSP16の役割を明らかにすることである。 2021年度における研究で、胎児線維芽細胞、筋芽細胞株、骨芽細胞、脂肪前駆細胞株におけるDUSP16の発現レベルは、細胞周囲グルコース濃度上昇に反応して上昇すること。また、DUSP16ノックダウン実験によって、インスリン反応性のグルコース輸送体として知られるGLUT4のグルコース依存性発現誘導は、DUSP16依存性に起こることを見いだした。これらの所見から、DUSP16が細胞外グルコース濃度に依存して発現量が調節される「エネルギーセンサー分子」としての働きを持ち、グルコース供給に見合ったインスリン反応性を維持する調節分子として機能する可能性が示唆された。 2022年度は、培養細胞を用いてDUSP16の細胞糖質代謝における役割を明らかにするために、TET-ON発現誘導システムを利用したDUSP16の強発現実験系を構築した。また、各種炎症性刺激で発現が上昇するZinc-finger型転写因子EGR1（Early Growth Response Protein1）についての解析を行い、それが骨芽細胞において骨成長因子（BMP）依存性に発現が上昇し、骨芽細胞分化に重要な役割を果たすことを見いだした。
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| 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
2022年度は、培養細胞を用いてDUSP16の細胞糖質代謝における役割を明らかにするために、TET-ON発現誘導システムを利用したDUSP16の強発現実験系を構築した。マウスおよびヒトDUSP16のcDNAをpTre2-Hygベクターに挿入し、作成した発現ベクターを、Tet-Onベクターを前もって導入済みのC2C12（筋芽細胞）、ST2（間葉系幹細胞）、MC3T3-E1（骨芽細胞）にそれぞれ導入し、Hygromycin Bによるセレクションによって細胞株を設立した。それぞれの細胞株によってドキシサイクリンの刺激によってDUSP16の発現誘導を確認し、現在実験に使用中である。
転写因子EGR1は、LPSなどの菌体成分や各種炎症性刺激で発現が上昇することが知られており、肥満に伴う組織炎症にも関係する可能性があるが、その詳細は不明である。今回我々は、EGR1が骨芽細胞において骨成長因子（BMP）依存性に発現が上昇することを見いだし、その機能的意義を解析した。EGR1はBMPの主要シグナル分子であるSmadタンパクと結合し、その活性化を促進することを示した。この所見は生化学系の国際誌であるFEBS Lettersに掲載された。以前我々は、JNKシグナルが骨芽細胞分化に重要な役割を果たすことを報告しており（Matsuguchi et al. J Bone Miner Res. 2009）、JNKとEGR1の機能的関連を考えると興味深い所見と思われる。
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| 今後の研究の推進方策 |
現在までにDUSP16およびGLUT4の発現レベルの細胞周囲グルコース濃度反応性の上昇が解析した複数の細胞種で共通に認められた。この現象が普遍性を持つことから、今後の解析に期待が持てる。今後は、2022年度に各種細胞種に設立したTet-On発現誘導システムによるDUSP16強発現系を解析に加え、DUSP16が各種細胞種の糖質代謝に及ぼす影響を解析していく予定である。
2022年度に新知見を報告した炎症性転写因子EGR1については、今後JNKシグナルとの関連性について検討していく予定である。すでに複数の細胞種において、JNK活性化によってEGR1の発現レベルが上昇することを見いだしており、今後肥満、糖質代謝との関連に注目していく。
長期間に渡る高カロリー摂取や過度の肥満によってDUSP16を介した細胞内JNK活性制御機構が不調となるとJNK活性が亢進し、Ⅱ型糖尿病などの合併症に繋がるというのが我々の現在の作業仮説であり、in vivo実験系としては、系統維持しているDUSP16遺伝子欠損マウスを用いて、耐糖能異常の発症頻度などについての解析の準備を行っている。今後の研究成果によって、肥満におけるJNK活性調節機構を新たに解明できれば、将来的には肥満に合併する糖尿病、心血管障害などの疾患のより効率的な予防・治療法の開発に繋がることが期待される。
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