食餌摂取に応答する組織蛋白質合成の翻訳開始調節機構の解析

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これまでの研究で、食餌摂取に伴う肝臓および骨格筋での急激な蛋白質合成の亢進は、翻訳開始活性の上昇がその一因で、翻訳開始過程の中でも開始因子2(eIF2)が介するステップではなく、集合的に開始因子4(eIF4)と呼ばれている蛋白質familyが介するmRNAのリボソーム40S subunitへの結合のステップが重要な調節部位であり、更に、食餌摂取に伴うeIF4が介する翻訳開始ステップの活性化には食餌中の蛋白質が必須であることを明らかとした。そこで、蛋白質を構成するアミノ酸に注目し、アミノ酸の中でも蛋白質合成促進作用を有することが示唆されている分岐鎖アミノ酸に注目し、これらのアミノ酸の蛋白質合成およびeIF4の活性に対する影響について検討した。SD系雄ラット(体重約200g)を18時間絶食とし4群に分け、1群には対照群として生理的食塩水を、1群には蒸留水に懸濁したロイシンを体重1kg当たり1.35g(この種のこの週齢のラットが1日に摂取するAIN-93配合の精製飼料中に含まれるロイシン量に等しい)を、1群には同量のイソロイシンを、残る1群には同量のバリンを経口用ゾンデ針を用いて経口投与し、1時間後に屠殺した。その結果、ロイシンを投与した場合のみ、骨格筋の蛋白質合成が刺激された。更に、ロイシン投与群は対照群と比べて、4E-BP1のリン酸化が増加し、4E-BP1がeIF4Eから離れ、不活性なeIF4E・4E-BP1複合体量が減少し、eIF4Gと結合しているeIF4Eが増加した。一方、肝臓の蛋白質合成もロイシンにより刺激されたが、骨格筋と比べてその程度は小さかった。以上の結果から、分岐鎖アミノ酸の中でもロイシンだけが蛋白質合成促進作用を有し、更にeIF4が介する翻訳開始ステップの活性化が蛋白質合成亢進の一因であることが明らかとなった。また、ロイシンの蛋白質合成促進作用には、臓器特異性があることが示唆された。