収縮筋細胞における糖輸送担体GLUT4の分子挙動解析

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筋肉の主要なエネルギー源であるグルコースの取り込みに関わるGLUT4が、筋収縮活動やインスリンの刺激によってどのような分子挙動制御を受けるかについて、収縮能力を獲得した培養筋細胞と蛍光ナノ粒子(Qdot)を用いて1分子レベルで解析することを目的としている。【計画】Qdotで標識可能なGLUT4分子(myc-GLUT4-ECFP)を恒常発現するマウスC2C12筋芽細胞を作製し、人為的な電気パルス刺激により収縮能力(サルコメア構造)を発達させることにより、本研究に最適化した条件を確立する。さらに、サルコメア構造の発達(有無)によりGLUT4分子挙動制御がどのように変化するのか調べることを目的とした。【実績】サルコメア構造の発達した収縮型培養筋細胞を作製し、GLUT4分子をQdotにて特異的に標識することに成功した。独自に構築した共焦点顕微鏡を用いてGLUT4分子挙動を解析したところ、刺激のない状態ではGLUT4は何らかの機構により停留されており挙動が著しく制限されていた。一方、インスリンの刺激は、この停留機構を解除することにより、より活発に挙動できる分子群の総数を有意に増加させることが明らかとなった。この停留-解除の強度は、サルコメア構造の発達構築とともに変動することが観察されていることから、アクチン細胞骨格系の規則的な構築体がGLUT4の挙動制御に関与していることが示唆された。【まとめ】生体筋では解析が難しかったGLUT4分子の挙動解析を、独自に開発した高度発達型の培養筋細胞を利用することによりはじめて可能した。筋構造の発達によりGLUT4の分子(およびGLUT4小胞)の挙動制御は大きく変化することが明らかとなった。