生体膜糖脂質による共受容体制御を介した新たなレプチン受容体シグナル制御機構の解明

阐明生物膜糖脂共受体控制介导的新瘦素受体信号控制机制

• 批准号: 21K06531
• 负责人: 稲森 啓一郎
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Tohoku Medical and Pharmaceutical 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-21K06531/
• 关键词: ガングリオシド; レプチン受容体; Toll様受容体; レポーターアッセイ; GM3合成酵素

生体膜糖脂質ガングリオシドは、生体膜マイクロドメインを構成する成分の一つとしてシグナル伝達に深く関わっており、肥満・糖尿病時に増加し慢性炎症の誘発・増悪に関与している。本研究では、申請者らが肥満モデルマウスにおいて見出した、レプチン受容体シグナル調節における生体膜糖脂質ガングリオシドの役割を明らかにするため、ガングリオシドのレプチン受容体に対する直接的作用に加え、相互作用のプラットフォームとしてレプチン受容体の共受容体制御を介した作用について検討を行う。昨年度は、HEK293細胞を用いたレプチン受容体シグナル活性化をモニターするレポーターアッセイ系の構築を行い、阻害剤によるガングリオシド枯渇条件下におけるレプチン刺激後のSTAT3またはERK活性化の違いを見出していた。本年度は、GM3S KO細胞を用いた比較検討と並行し、レプチン受容体シグナルに負の影響を与える視床下部炎症に深く関わることが示されているミクログリアの活性化におけるGM3の役割の検討を試みた。これまでに、肥満モデルマウスにおけるGM3S KOによって、高脂肪食誘導性の視床下部炎症が抑制されることを見出しており、今回、ミクログリア細胞株であるBV-2においてCRISPR/Cas9を用いてGM3S KO細胞株を作製した。ミクログリア活性化においてはToll様受容体活性化を介した経路の重要性が明らかとされているので、各Toll様受容体のリガンド刺激により検討したところ、TLR4のリガンドであるリポ多糖とHMGB1に対する応答性がGM3S KO細胞において著明に低下していた。この結果から、TLR4活性化を介した炎症応答シグナルにおいてガングリオシドが重要な役割をもつことが示唆された。

生物膜糖脂神经节苷脂作为生物膜微区的组成部分之一，深入参与信号转导，并在肥胖和糖尿病期间增加，并参与慢性炎症的诱导和加重。在本研究中，为了阐明我们在肥胖模型小鼠中发现的生物膜糖脂神经节苷脂在瘦素受体信号调节中的作用，我们将研究神经节苷脂对瘦素受体的直接作用以及相互作用平台。通过共受体调节来影响瘦素受体。去年，我们构建了一个报告检测系统，使用 HEK293 细胞监测瘦素受体信号激活，并发现在神经节苷脂耗尽条件下使用抑制剂刺激瘦素后 STAT3 或 ERK 激活的差异。今年，在使用 GM3S KO 细胞进行比较研究的同时，我们尝试研究 GM3 在小胶质细胞激活中的作用，该作用已被证明与下丘脑​​炎症密切相关，对瘦素受体信号产生负面影响。我们之前发现 GM3S KO 可抑制肥胖模型小鼠中高脂饮食诱导的下丘脑炎症，现在我们利用 CRISPR/Cas9 证明 GM3S KO 可抑制小胶质细胞系 BV-2 中高脂饮食诱导的下丘脑炎症创建了细胞系。由于Toll样受体激活介导的通路在小胶质细胞激活中的重要性已被揭示，我们研究了用配体刺激每个Toll样受体，发现对脂多糖和HMGB1（TLR4配体）的反应是GM3S KO细胞的性感度显着降低。这些结果表明神经节苷脂在 TLR4 激活介导的炎症反应信号中发挥重要作用。

项目成果

GM3 synthase deficiency increases brain glucose metabolism in mice

GM3合酶缺乏会增加小鼠大脑葡萄糖代谢

• DOI: 10.1016/j.ymgme.2022.10.006
• 发表时间: 2022
• 期刊: Molecular Genetics and Metabolism
• 影响因子: 3.8
• 作者: Bharathi Sivakama S.;Zhang Bob B.;Paul Eli;Zhang Yuxun;Schmidt Alexandra V.;Fowler Benjamin;Wu Yijen;Tiemeyer Michael;Inamori Kei-ichiro;Inokuchi Jin-ichi;Goetzman Eric S.
• 通讯作者: Goetzman Eric S.

Regulation of Leptin Receptor Signaling by Gangliosides

神经节苷脂对瘦素受体信号传导的调节

• DOI: 10.4052/tigg.2106.1e
• 发表时间: 2022
• 期刊: Trends in Glycoscience and Glycotechnology
• 影响因子: 0.3
• 作者: 青木駿典;金沢貴憲;吉田圭輝;飯岡真吾;照喜名孝之;東顕二郎;近藤啓;稲田祐貴，佐々木亮子，小野祐一朗，山下拓真，小橋川敬博，鬼木健太郎，猿渡淳二，山中邦俊，首藤 剛，甲斐広文，森岡弘志，佐藤卓史;塚本宏樹;Inamori Kei-ichiro
• 通讯作者: Inamori Kei-ichiro

ガングリオシドによるミクログリアの炎症応答調節

神经节苷脂对小胶质细胞炎症反应的调节

• 发表时间: 2022
• 作者: 渡辺雄太;山口桃生;金沢貴憲;森野純鈴;飯岡真吾;土肥直貴;東顕二郎;近藤啓;石川智久;稲森啓一郎，大川光，石川潮，狩野裕考，新田昂大，井ノ口仁一
• 通讯作者: 稲森啓一郎，大川光，石川潮，狩野裕考，新田昂大，井ノ口仁一

ハーバード大学/ピッツバーグ大学(米国)

哈佛大学/匹兹堡大学（美国）

Sialyltransferase Activity Assay for Ganglioside GM3 Synthase

神经节苷脂 GM3 合酶的唾液酸转移酶活性测定

• DOI: 10.1007/978-1-0716-2910-9_9
• 发表时间: 2023
• 期刊: Methods in Molecular Biology
• 作者: Inamori Kei-ichiro;Nitta Takahiro;Shishido Fumi;Watanabe Soichiro;Ohno Isao;Inokuchi Jin-ichi
• 通讯作者: Inokuchi Jin-ichi