インスリンによるレトロマー複合体の機能制御を介したＧＬＵＴ４分解促進機構の解明

2013 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 23591295
• 研究機関: 群馬大学
• 研究代表者: 柴田 宏 群馬大学, 生体調節研究所, 准教授 (20235584)
• キーワード: インスリン / 活性酸素 / レトロマー / 脂肪細胞 / NADPHオキシダーゼ / GLUUT4

研究概要

インスリン作用の“負の側面”ともいえるグルコーストランスポーター（GLUT4）分解促進作用に関して，最近,我々は，インスリンが脂肪細胞において，活性酸素の産生促進を介してCK2キナーゼ依存性にレトロマー複合体の機能を阻害することにより，細胞内におけるGLUT4のソーティングをTGN方向(リサイクル)からリソソーム方向（分解）へスイッチし，GLUT4の分解を促進する，というモデルを支持する成績を得た。25年度は，この作業仮説の検証を様々な手法を用いて行い，以下の点を明らかにした。
1．インスリンによる過酸化水素産生促進作用にホスファチジルコリン(PC)特異的ホスホリパーゼCが関与することを明らかにし，さらにPC水解産物であるホスホリルコリンの添加によりNADPHオキシダーゼが活性化されることを示し，ホスホリルコリンが細胞内シグナルとして機能する可能性を示した。
２．インスリンおよび過酸化水素がホスファターゼPP2Aを抑制することを明らかにし，これらの刺激によりCK2活性が相対的に優位となる可能性が示唆された。
３．レトロマー複合体コンポーネントであるVps35がCK2の基質であり，Vps35のリン酸化によりレトロマー機能が阻害されること，Vps35-S7A変異によりインスリンのGLUT4分解促進作用が阻害されることを明らかにした。
以上の結果は，我々の当初の作業仮説，すなわち，インスリン受容体→PC-PLC活性化→Nox4活性化による過酸化水素産生亢進→PTP1BあるいはPP2A抑制→CK2活性の相対的優位→レトロマーリン酸化によるLDM膜からの解離→GLUUT4ソーティング方向の転換による分解促進，というシグナル経路を支持するものであり、GLUT4蛋白の運命を制御する新たなインスリン作用機構を示したといえる。

研究成果

• [雑誌論文] Glucose promotes its own metabolism by acting on the cell-surface glucose-sensing receptor T1R3 (2014)
  • 著者名/発表者名: Nakagawa Y, Ohtsu Y, Nagasawa M, Shibata H, Kojima I
  • 雑誌名: Endocr J 巻: Vol.61 ページ: 119-131
  • URL: https://www.jstage.jst.go.jp/article/endocrj/61/2/61_EJ13-0431/_article
  • 査読あり
• [雑誌論文] Prolonged insulin stimulation down-regulates GLUT4 through oxidative stress-mediated retromer inhibition by a protein kinase CK2-dependent mechanism in 3T3-L1 adipocytes. (2014)
  • 著者名/発表者名: Ma J, Nakagawa Y, Kojima I, Shibata H
  • 雑誌名: J Biol Chem 巻: 289 ページ: 133-142
  • DOI: 10.1074/jbc.M113.533240
  • 査読あり
• [雑誌論文] Miglitol prevents diet-induced obesity by stimulating brown adipose tissue and energy expenditure independent of preventing the digestion of carbohydrates (2013)
  • 著者名/発表者名: Sasaki T, Shimpuku M, Kitazumi T, Hiraga H, Nakagawa Y, Shibata H, Okamatsu-Ogura Y, Kikuchi O, Kim HJ, Fujita Y, Maruyama J, Susanti VY, Yokota-Hashimoto H, Kobayashi M, Saito M, Kitamura T
  • 雑誌名: Endocr J 巻: Vol.60 ページ: 1117-1129
  • URL: https://www.jstage.jst.go.jp/article/endocrj/60/10/60_EJ13-0333/_article
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Novel Regulatory Function of Sweet Taste-Sensing Receptor in Adipogenic Differentiation of 3T3- L1 Cells (2013)
  • 著者名/発表者名: Masubuchi Y, Nakagawa Y, Ma J, Sasaki T, Kitamura T, Yamamoto Y, Kurose H, Kojima I, Shibata H
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 8 ページ: e54500
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0054500
  • 査読あり
• [学会発表] Sweet Taste Receptor Regulates Adipogenesis Through Gs-Mediated Microtubule Disassembly and Rho Activation in 3T3-L1 Cells (2013)
  • 著者名/発表者名: Masubuchi Y, Nakagawa Y, Ma J, Nagasawa M, Kojima I, Shibata H
  • 学会等名: 73rd Scientific Sessions of American Diabetes Association
  • 発表場所: マコーミックプレイス・コンベンションセンター（米国シカゴ市）
  • 年月日: 20130621-20130625
• [学会発表] 甘味刺激によるGs活性化は微小管脱重合とRho活性化を介して脂肪分化を抑制する (2013)
  • 著者名/発表者名: 増渕洋祐,中川祐子,馬金輝,長澤雅裕,小島至,柴田宏
  • 学会等名: 第56回日本糖尿病学会年次学術集会
  • 発表場所: 熊本市
  • 年月日: 20130516-18