糖輸送担体サブタイプのキメラを用いた膜蛋白の細胞内選別輸送機構の解析

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グルコーストランスポーター(糖輸送担体)は細胞へのグルコースの取り込みを担う膜蛋白であり、5種類のサブタイプ(GLUT1-5)が存在する。これらは膜を12回貫通し、N末端、C末端は細胞内に存在するなど、極めて類似した構造をとっているが、その発現は組織、細胞で異なるばかりでなく、一つの細胞のなかでもその局在が異なっている。CHO細胞に発現ベクターを用いて発現させるとGLUT1は細胞膜に発現されるのに対し、GLUT4は細胞内に留まることを明らかにした。さらに、GLUT1とGLUT4の間で種々のキメラ蛋白をCHO細胞に発現させてその細胞内局在を検討し、GLUT4を細胞内に留めるために重要な部位として、アミノ酸残基96-145と316-343の二つの部位を同定した。しかし、これらの研究は、本来CHO細胞にないGLUT4を発現させることによる問題、また、細胞内に存在することを見出しても、細胞膜へターゲッテイングされないデフォールトである可能性も考えられる。そこで、ふたつのアイソフォームが別の細胞膜に発現している、小腸上皮や尿細管上皮などの局性のある細胞で検討した。ヒト小腸上皮細胞もモデルと考えられるCaco-2細胞では、GLUT5はapical側、GLUT1はbasolateral側に発現することを見出し、腎尿細管由来のMDCK細胞ではGLUT1はbasolateral側、GLUT3はapical側に発現されることを見いだした。さらに、GLUT3のC末端側にapical側へのターゲテイングシグナルが存在することを明らかにした。