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Molecular and cellular biology2008Oct01Vol.28issue(20)

グルコース恒常性およびインスリン作用におけるグリコーゲンシンターゼキナーゼ3betaの組織特異的役割

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文献タイプ:
  • Journal Article
  • Research Support, Non-U.S. Gov't
概要
Abstract

プロテインキナーゼグリコーゲン合成酵素キナーゼ3(GSK-3)の調節不全は、2型糖尿病の発生に関与しています。GSK-3タンパク質発現とキナーゼ活性は糖尿病で上昇しますが、選択的GSK-3阻害剤はグルコース代謝とインスリン感受性のモジュレーターとして有望であることを示しています。哺乳類にはGSK-3アルファとGSK-3betaには2つのGSK-3アイソフォームがあります。GSK-3BETAが肝臓アポトーシスの後期胚形成でGSK-3BETAが死亡するように設計されたマウスは、GSK-3アルファを欠くように設計されたマウスは実行可能であり、インスリン感受性と肝臓のグルコース恒常性を改善します。インスリン機能におけるGSK-3BETAの潜在的な役割を評価するために、インスリン感受性組織内でGSK-3BETAの発現が特異的に除去されたマウスが生成された条件付き遺伝子ターゲティングアプローチが実施されました。肝臓固有のGSK-3BETAノックアウトマウスは生存可能で、グルコースとインスリン耐性があり、「正常な」代謝特性とインスリンシグナル伝達を示しています。骨格筋におけるGSK-3BETAの発現を欠くマウスも生存可能ですが、肝臓に及ぼす動物とは対照的に、インスリン刺激グリコーゲンシンターゼの調節とグリコーゲン沈着の増強と結合するグルコース耐性の改善を示します。これらのデータは、成人内のGSK-3alphaとGSK-3BETAには異なる役割があるだけでなく、これらのそれぞれのアイソフォームに関連する組織特異的な表現型にもあることを示しています。

プロテインキナーゼグリコーゲン合成酵素キナーゼ3(GSK-3)の調節不全は、2型糖尿病の発生に関与しています。GSK-3タンパク質発現とキナーゼ活性は糖尿病で上昇しますが、選択的GSK-3阻害剤はグルコース代謝とインスリン感受性のモジュレーターとして有望であることを示しています。哺乳類にはGSK-3アルファとGSK-3betaには2つのGSK-3アイソフォームがあります。GSK-3BETAが肝臓アポトーシスの後期胚形成でGSK-3BETAが死亡するように設計されたマウスは、GSK-3アルファを欠くように設計されたマウスは実行可能であり、インスリン感受性と肝臓のグルコース恒常性を改善します。インスリン機能におけるGSK-3BETAの潜在的な役割を評価するために、インスリン感受性組織内でGSK-3BETAの発現が特異的に除去されたマウスが生成された条件付き遺伝子ターゲティングアプローチが実施されました。肝臓固有のGSK-3BETAノックアウトマウスは生存可能で、グルコースとインスリン耐性があり、「正常な」代謝特性とインスリンシグナル伝達を示しています。骨格筋におけるGSK-3BETAの発現を欠くマウスも生存可能ですが、肝臓に及ぼす動物とは対照的に、インスリン刺激グリコーゲンシンターゼの調節とグリコーゲン沈着の増強と結合するグルコース耐性の改善を示します。これらのデータは、成人内のGSK-3alphaとGSK-3BETAには異なる役割があるだけでなく、これらのそれぞれのアイソフォームに関連する組織特異的な表現型にもあることを示しています。

Dysregulation of the protein kinase glycogen synthase kinase 3 (GSK-3) has been implicated in the development of type 2 diabetes mellitus. GSK-3 protein expression and kinase activity are elevated in diabetes, while selective GSK-3 inhibitors have shown promise as modulators of glucose metabolism and insulin sensitivity. There are two GSK-3 isoforms in mammals, GSK-3alpha and GSK-3beta. Mice engineered to lack GSK-3beta die in late embryogenesis from liver apoptosis, whereas mice engineered to lack GSK-3alpha are viable and exhibit improved insulin sensitivity and hepatic glucose homeostasis. To assess the potential role of GSK-3beta in insulin function, a conditional gene-targeting approach whereby mice in which expression of GSK-3beta was specifically ablated within insulin-sensitive tissues were generated was undertaken. Liver-specific GSK-3beta knockout mice are viable and glucose and insulin tolerant and display "normal" metabolic characteristics and insulin signaling. Mice lacking expression of GSK-3beta in skeletal muscle are also viable but, in contrast to the liver-deleted animals, display improved glucose tolerance that is coupled with enhanced insulin-stimulated glycogen synthase regulation and glycogen deposition. These data indicate that there are not only distinct roles for GSK-3alpha and GSK-3beta within the adult but also tissue-specific phenotypes associated with each of these isoforms.

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