GLUT4一分子動態に基づくインスリン抵抗性の詳細な分子基盤の定量的解明

基于GLUT4单分子动力学定量阐明胰岛素抵抗的详细分子基础

• 批准号: 09J09563
• 负责人: 畠山 裕康
• 金额: $ 2.37万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2009
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2009 至 2012
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-09J09563/
• 关键词: 糖輸送体; イメージング; インスリン; 一分子イメージング

本研究課題は、2011年3月の東日本大震災への対応により研究期間が一年延長され、本年度が最終年度となった。昨年度までに、3T3L1脂肪細胞に存在するGLUT4の繋留機構とインスリンによる解放作用を見出し、それぞれVps10pソーティングレセプターであるsortilinとインスリンシグナル伝達下流で活性が調節されるRabGAPであるAS160が必須であることを見出してきた。そして、GLUT4輸送システムの未成熟な3T3L1繊維芽細胞にこれら二つのタンパク質を発現させることで、成熟したGLUT4輸送システムを再構成したモデル細胞を構築できることを発見した。本年度は、GLUT4輸送を調節するもう一つの重要なRabGAPであるTbc1d1の作用について、モデル細胞を用いて詳細に解析した。その結果、Tbc1d1発現細胞ではAS160発現細胞と異なりインスリンに応答してGLUT4を繋留から解放させる作用は示されず、一方でAMPK活性化刺激によってGLUT4解放が誘導された。AMPK活性化刺激を除くとGLUT4は再繋留されるが、ここにインスリン刺激を行うと、興味深いことに再繋留されたGLUT4は顕著に解放された。また、インスリン刺激のみを与えた細胞に、続いてケイジドカルシウム試薬の光活性化によって細胞内カルシウム濃度上昇を与えると、GLUT4の解放が観察された。すなわち、上記のような逐次・複合刺激を行うことによって、Tbc1dlのGLUT4輸送調節様式が遷移し、インスリン応答性を獲得できることを見出した。このような過程はTbc1d1のN末に存在するPTB領域に依存し、この領域に存在する肥満関連変異ではインスリン応答性の獲得が選択的に失われていた。このTbc1d1の調節様式遷移が運動効果(運動によるインスリン作用の向上)や病態と関連する可能性を示唆する。

因应2011年3月东日本大地震，该研究项目的研究期限延长了一年，今年是最后一年。去年，我们发现了 3T3L1 脂肪细胞中存在的 GLUT4 的束缚机制及其通过胰岛素的释放作用，并发现 Vps10p 分选受体 sortilin 和活性受胰岛素信号下游调节的 RabGAP AS160 分别是必不可少的我已经发现了。他们发现，通过在具有不成熟的 GLUT4 转运系统的 3T3L1 成纤维细胞中表达这两种蛋白，可以构建重建成熟 GLUT4 转运系统的模型细胞。今年，我们使用模型细胞详细分析了 Tbc1d1（另一个调节 GLUT4 运输的重要 RabGAP）的影响。结果，与表达AS160的细胞不同，表达Tbc1d1的细胞没有表现出响应胰岛素而释放GLUT4的作用，而AMPK激活刺激诱导GLUT4释放。当 AMPK 激活刺激被移除时，GLUT4 被重新束缚，但有趣的是，当施加胰岛素刺激时，重新束缚的 GLUT4 显着释放。此外，当仅用胰岛素刺激细胞并随后通过笼式钙试剂的光活化增加细胞内钙浓度时，观察到GLUT4的释放。即，我们发现，通过进行上述顺序/组合刺激，可以改变Tbc1dl的GLUT4转运调节模式和胰岛素反应性。这一过程取决于 Tbc1d1 N 末端的 PTB 区域，该区域的肥胖相关突变选择性地丧失了胰岛素反应性的获得。这表明Tbc1d1调节模式的这种转变可能与运动的影响（通过运动改善胰岛素作用）和病理状况有关。

项目成果

GLUT4-分子動態追跡系を用いたGLUT4 storage compartment形成機構の定量解析

利用GLUT4分子动力学跟踪系统定量分析GLUT4储藏室形成机制

• 发表时间: 2010
• 作者: Tsuchiya Y.;et al.;Nedachi T.;Kadotani A.;畠山裕康;Hatakeyama H.;畠山裕康;Hatakeyama H.;畠山裕康;Hatakeyama H.;畠山裕康;Hatakeyama H.;Hatakeyama H.;畠山裕康;畠山裕康;畠山裕康;畠山裕康;畠山裕康
• 通讯作者: 畠山裕康

Palmitate-induced Down-regulation of Sortilin and Impaired GLUT4 Trafficking in C2C12 Myotubes

• DOI: 10.1074/jbc.m110.128520
• 发表时间: 2010-11-05
• 期刊: JOURNAL OF BIOLOGICAL CHEMISTRY
• 影响因子: 4.8
• 作者: Tsuchiya, Yo;Hatakeyama, Hiroyasu;Kanzaki, Makoto
• 通讯作者: Kanzaki, Makoto

一分子動態計測系に基づくインスリン応答性GLUT4輸送システムの分子基盤解析

基于单分子动力学测量系统的胰岛素响应GLUT4转运系统的分子基础分析

• 发表时间: 2011
• 作者: Tsuchiya Y.;et al.;Nedachi T.;Kadotani A.;畠山裕康;Hatakeyama H.;畠山裕康;Hatakeyama H.;畠山裕康;Hatakeyama H.;畠山裕康;Hatakeyama H.;Hatakeyama H.;畠山裕康
• 通讯作者: 畠山裕康

GLUT4輸送調節におけるAS160とTbc1d1の作用点とその分子機序

AS160和Tbc1d1调控GLUT4转运的作用点及其分子机制

• 发表时间: 2012
• 作者: Tsuchiya Y.;et al.;Nedachi T.;Kadotani A.;畠山裕康;Hatakeyama H.;畠山裕康;Hatakeyama H.;畠山裕康
• 通讯作者: 畠山裕康

Molecular basis of static GLUT4 storage compartment formation in 3T3-L1 adipocytes revealed by Quantum dot-based quantitative single molecular imaging

基于量子点的定量单分子成像揭示3T3-L1脂肪细胞中静态GLUT4储存室形成的分子基础

• 发表时间: 2010
• 作者: Tsuchiya Y.;et al.;Nedachi T.;Kadotani A.;畠山裕康;Hatakeyama H.;畠山裕康;Hatakeyama H.;畠山裕康;Hatakeyama H.;畠山裕康;Hatakeyama H.;Hatakeyama H.;畠山裕康;畠山裕康;畠山裕康;畠山裕康
• 通讯作者: 畠山裕康