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トップ  >  研究紹介  >  AMPKは新規転写因子を直接リン酸化することでPEPCK遺伝子発現を抑制

AMP-activated protein kinase(AMPK)は新規転写因子(AREBP)を直接リン酸化することにより糖新生系の重要な酵素であるPEPCK遺伝子発現を抑制する

 AMPKは、細胞内のエネルギーバランスの変化を感じるセンサーであり、低血糖や運動などの状況下で活性化されます。活性化したAMPKは、糖・脂質代謝系の主要な酵素群をリン酸化し、その酵素活性を変化させることで全体のエネルギーバランスを調節しています。

 近年、AMPKの活性化が遺伝子発現の変化を引き起こすことも明らかになってきており、AMPKが転写調節に関与する因子の活性化に直接影響を与える可能性が示唆されています。

 生体内において重要なエネルギー源である血糖は、主に肝臓からのグルコース産生(糖新生)と末梢組織によるグルコース取込みとのバランスにより一定に維持されています。このバランスの崩れ、つまり過剰な糖新生による血糖上昇が糖尿病の要因の1つになっています。

 糖新生は、反応のカギとなるホスホエノールピルビン酸カルボキシキナーゼ(PEPCK)やグルコース−6−ホスファターゼなどの酵素により調節されます。

 糖新生の初期反応を不可逆的に触媒するPEPCKの遺伝子発現は特に重要で、グルカゴンやグルココルチコイドなどのホルモンにより誘導され、インスリンにより抑制されます。

 インスリン抵抗性の糖尿病においては、このインスリンによるPEPCK遺伝子発現抑制が効かず血糖上昇の悪循環をきたします。そこで、インスリンシグナル系とは別の制御システムが重要になってきます。

 近年、AMPKシグナル伝達系がPEPCK遺伝子発現を抑制するという報告がありますが、未だ不明な点が多いのが現状
です。

 そこで本研究では、PEPCK遺伝子発現におけるAMPKの役割の分子メカニズムを解明するため、AMPKのシグナル伝達により未知の転写因子がリン酸化され、この因子がPEPCK遺伝子発現を抑制すると仮定し、この未知の転写因子の検索を始めました。

 まず、ヒトPEPCK遺伝子プロモーター上のAMPKに対する応答配列の有無を調べました。様々な長さのヒトPEPCK遺伝子プロモーターを持つルシフェラーゼプラスミドをラット初代肝細胞に導入して、転写活性能を調べました。

 その結果AMPK活性化剤であるAICAR依存的に転写を抑制する配列(ARE)が確認されました。さらにAREに結合する因子(AREBP)を、酵母のone-hybrid系を用いてクローニングしました。

 その結果得られたcDNAクローンは転写因子の配列特性を持つ新規のタンパクでした。AREBP分子内には活性化したAMPKによりリ
ン酸化される部位が存在し、リン酸化されたAREBPはARE結合活性を消失することが確認されました。

 次に、得られたAREBPが実際にAMPKを介してPEPCK遺伝子発現を調節するか確認するため、ラット肝培養細胞にAREを含むルシフェラーゼプラスミドを導入して転写活性を調べた結果、AREBP単独では転写活性に変化は見られませんでしたが、AICAR添加によりAREBPは強く転写を抑制しました。

 一方AMPKリン酸化部位変異体では、AICARを添加しても転写活性に変化は見られませんでした。また、ラット肝培養細胞の内因性AREBP発現をRNA干渉(RNAi)試験にて抑制すると、AICAR添加に
おけるPEPCK遺伝子発現抑制効果が消失することが確認されました。

 この結果によってAREBPはPEPCK遺伝子の新規なAICAR依存的転写抑制因子であることが分かりました。しかしこれはあくまでin vitroあるいは細胞レベルでの解析の結果です。生体内におけるAREBPの機能をより詳細に解析するため、AREBPを過剰に発現させたマウスを作出し、現在研究しています。

 これによって、糖新生制御システムをより深く理解することができると考えています。将来的には、糖尿病の発症予防や治療に役立つことが期待されます。【井上絵里奈、山内 淳】

出典:Inoue E, Yamauchi J: AMP-activated protein
kinase regulates PEPCK gene expression by direct
phosphorylation of a novel zinc finger transcription
factor. Biochem Biophys Res Commun 351: 793-799, 2006.


ニュースレター「健康・栄養ニュース」第5巻4号(通巻19号)平成19年3月15日発行から転載
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作成:2008-6-16 12:14:21 sakura   更新:2009-2-5 14:51:13 sakura   閲覧数:23573


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