骨格筋におけるUCP-3発現：運動、低酸素症、およびAMP活性化プロテインキナーゼの影響

ミトコンドリア輸送体のスーパーファミリーのメンバーである分離タンパク質3（UCP-3）は、主に骨格筋で発現し、例えば、断食や運動によって引き起こされる燃料枯渇の条件下で代謝機能を変える役割を果たす可能性があります。ここでは、ラットが走るトレッドミルが急速に（30分）走行することが、骨格筋UCP-3 mRNA発現を誘導することを示しています（200分後に7倍）。ミトコンドリア輸送体であるカルニチンパルミトイルトランスフェラーゼ1およびトリカルボン酸キャリアの発現は、これらの条件下で影響を受けません。UCP-3 mRNAの低酸素および運動媒介誘導により、ラットUCP-3タンパク質の対応する4〜6倍の増加が生じます。5'-Amino-4-ImidazoleCarbobsAmideリボヌクレオシド（AICAR）で伸筋筋肉（EDL）筋肉を処理しました。2 mM AICARで30分間のラットEDL筋肉のインキュベーションは、UCP-3 mRNAの3倍の増加と、未治療の筋肉と比較してUCP-3タンパク質の1.5倍の増加を引き起こします。これらのデータは、おそらく燃料の枯渇の結果として、AMPKの活性化がUCP-3遺伝子発現を急速に調節するという概念と一致しています。

Uncoupling protein 3 (UCP-3), a member of the mitochondrial transporter superfamily, is expressed primarily in skeletal muscle where it may play a role in altering metabolic function under conditions of fuel depletion caused, for example, by fasting and exercise. Here, we show that treadmill running by rats rapidly (30 min) induces skeletal muscle UCP-3 mRNA expression (sevenfold after 200 min), as do hypoxia and swimming in a comparably rapid and substantial fashion. The expression of the mitochondrial transporters, carnitine palmitoyltransferase 1 and the tricarboxylate carrier, is unaffected under these conditions. Hypoxia and exercise-mediated induction of UCP-3 mRNA result in a corresponding four- to sixfold increase in rat UCP-3 protein. We treated extensor digitorum longus (EDL) muscle with 5'-amino-4-imidazolecarboxamide ribonucleoside (AICAR), a compound that activates AMP-activated protein kinase (AMPK), an enzyme known to be stimulated during exercise and hypoxia. Incubation of rat EDL muscle in vitro for 30 min with 2 mM AICAR causes a threefold increase in UCP-3 mRNA and a 1.5-fold increase of UCP-3 protein compared with untreated muscle. These data are consistent with the notion that activation of AMPK, presumably as a result of fuel depletion, rapidly regulates UCP-3 gene expression.