膵β細胞におけるガレクチンラティスの機能メカニズムの解明と病態生理学的意義の理解

阐明胰腺β细胞半乳糖凝集素晶格的功能机制及其病理生理意义

基本信息

批准号：
21K06082
负责人：
大坪和明
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Kumamoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K06082/
关键词：
ガレクチンラティス糖鎖 PKC Teneurin-3 Protein kinase C 膵臓β細胞 GnT-IVa インスリン分泌

项目摘要

細胞膜を隔てた選択的輸送は、特異的トランスポーターやチャネル分子が担っている。これら分子の多くは糖タンパク質であり、その糖鎖を介した細胞膜上の局在調節が機能を制御していることが明らかになりつつある。細胞間質には糖鎖のβガラクトシド構造を特異的に認識し結合するガレクチンが存在し、細胞膜表面の糖タンパク質を架橋することで『ガレクチンラティス』という機能ドメインを形成する。我々のこれまでの研究から、膵臓β細胞においてGLUT2やCAT3が自身の糖鎖を介してガレクチンと結合し、ガレクチンラティスを形成することでグルコース濃度やアミノ酸濃度に応じたインスリン分泌応答が保持されていることを証明した。しかしながら膵臓β細胞におけるガレクチンラティスの機能メカニズムは不明である。膵臓β細胞のガレクチンラティス複合体タンパク質の質量分析から同定したTeneurin-3をCRISPR-Cas9システムにより膵臓β細胞でノックアウトした結果、細胞表面におけるGLUT2の発現レベルが著しく低下していることが判明した。この結果は当初予想された通り、Teneurin-3が細胞外のガレクチンと細胞内の細胞骨格とを連結させ、ガレクチンラティスのアンカー分子となることを示唆するものである。一方、ラクトース処理により強制的にガレクチンラティスを破壊し、誘導したGLUT2のエンドサイトーシスがPKCを介していることが明らかになった。加えて、Teneurin-3ノックアウト細胞表面におけるGLUT2の発現レベルの低下もPKCの阻害により回復することが判明した。これらの結果は、ガレクチンラティスの形成にTeneurin-3が重要な役割を果たしており、ガレクチンラティスの形成障害や破壊が、PKCを介して膜タンパク質のエンドサイトーシスを誘導することを明示している。

在细胞膜上的选择性转运是由特定转运蛋白和通道分子进行的。这些分子中的许多是糖蛋白，而且很明显，通过其聚糖在细胞膜上定位会调节其功能。在细胞基质中，半乳糖素特异性识别并结合了聚糖的β-半乳糖苷结构，在细胞膜表面上的交叉链接糖蛋白形成了一个功能域，称为“ lectectin lattice”。我们先前的研究表明，在胰腺β细胞中，glut2和cat3通过其自己的聚糖结合乳肠素并形成乳肠蛋白晶格，从而响应葡萄糖和氨基酸浓度而保持胰岛素分泌反应。然而，胰腺β细胞中半乳糖素晶格的功能机制尚不清楚。通过使用CRISPR-CAS9系统将胰蛋白晶状体复合物的质谱鉴定出来，它是通过胰蛋白晶状体复合物的质谱识别的，使用CRISPR-CAS9系统将其击倒，并发现细胞表面上Glut2的表达水平显着降低。正如最初预测的那样，该结果表明Teneurin-3将细胞外彩仪与细胞内细胞骨架联系起来，并成为乳肠蛋白晶格的锚固分子。同时，据揭示了GLUT2的内吞作用是通过乳糖处理诱导的，该乳糖治疗可强行破坏乳肠蛋白晶格，并且诱导的GLUT2的内吞作用是通过PKC介导的。此外，发现还通过抑制PKC恢复了TENERIN-3基因敲除细胞表面上GLUT2表达水平的降低。这些结果表明，Teneurin-3在乳肠蛋白晶格的形成中起着重要作用，并且受损和破坏了半乳糖素晶格的形成可通过PKC诱导膜蛋白的内吞作用。