LANCL1はアブシシン酸に結合し、AMPK/PGC-1α/SIRT1経路を介して筋肉細胞のグルコース輸送とミトコンドリア呼吸を刺激します

目的：アブシジン酸（ABA）は、動物にも存在し、活性な植物ホルモンです。哺乳類では、ABAは、受容体LANCL2を介して脂肪細胞および筋細胞におけるインスリン非依存性グルコースの取り込みと代謝を刺激することにより、血糖値を調節します。この研究の目的は、LANCLタンパク質ファミリーの別のメンバーであるLancl1がABA受容体としても振る舞い、もしそうなら、どの機能効果がLancl1によって媒介されるかを調査することでした。 方法：ヒト組換えLANCL1へのABA結合は、[3H] ABA、循環二色性、および表面プラズモン共鳴による平衡結合実験によって調査されました。LANCL1またはLANCL2のいずれかを過剰発現するラットL6筋芽細胞、または両方のタンパク質の発現のために沈黙させることを使用して、西部ブロットとウェスタンブロットを使用してLANCLタンパク質の下流の蛍光グルコースアナログ（NBDG）の基底およびABA刺激された輸送を調査しました。QPCR分析。最後に、ABAに対するグルコース耐性と感度は、LANCL2 - / - および野生型（WT）兄弟で比較されました。 結果：ヒト組換えLANCL1は、アッセイに応じて、ABAを1〜10μMのKDで結合します（つまり、LANCL2の低親和性ABA結合部位と高親和性ABA結合部位の間にある濃度範囲）。L6筋芽細胞では、Lancl1とLancl2も同様に、i）基底およびABAトリガーのNBDG取り込み（4倍）の両方を刺激し、II）はグルコース輸送体のglut4およびGlut1（4-6倍）の転写とタンパク質発現を活性化し、シグナル伝達タンパク質AMPK/PGC-1α/SIRT1（2倍）、III）ミトコンドリア呼吸（5倍）と骨格筋（SM）の発現（SM）の発現タンパク質サルコリピン（3倍）およびUCP3（12倍）を刺激します。Lancl2 - / - マウスは、WTと比較してグルコース耐性が低下しています。それらはSMでLANCL1を自発的に過剰発現し、グルコース負荷に対する血糖反応を改善し、AMPK/PGCのGLUT4およびGLUT1（20倍）のSM転写の増加を伴う慢性ABA治療（1μg/kg体重/日）に反応します-1α/SIRT1経路とサルコリピン、UCP3、およびNAMPT（4〜6倍）。 結論：LANCL1は、LANCL2よりもABAに対するABAに対する親和性がやや低いが、エフェクター機能が重複するABA受容体として振る舞います：刺激的なグルコース取り込みと筋肉グルコーストランスポーターとミトコンドリアの発現とミトコンドリアの不自然な共役とAMPK/PGC-1α/SIRT1経路を介したミトコンドリアの不自由と呼吸。受容体の冗長性は、細胞グルコースの取り込みとエネルギー代謝のインスリン非依存性刺激におけるABA/LANCL系の役割を考えると、動物の進化において有利である可能性があります。

OBJECTIVE: Abscisic acid (ABA) is a plant hormone also present and active in animals. In mammals, ABA regulates blood glucose levels by stimulating insulin-independent glucose uptake and metabolism in adipocytes and myocytes through its receptor LANCL2. The objective of this study was to investigate whether another member of the LANCL protein family, LANCL1, also behaves as an ABA receptor and, if so, which functional effects are mediated by LANCL1. METHODS: ABA binding to human recombinant LANCL1 was explored by equilibrium-binding experiments with [3H]ABA, circular dichroism, and surface plasmon resonance. Rat L6 myoblasts overexpressing either LANCL1 or LANCL2, or silenced for the expression of both proteins, were used to investigate the basal and ABA-stimulated transport of a fluorescent glucose analog (NBDG) and the signaling pathway downstream of the LANCL proteins using Western blot and qPCR analysis. Finally, glucose tolerance and sensitivity to ABA were compared in LANCL2-/- and wild-type (WT) siblings. RESULTS: Human recombinant LANCL1 binds ABA with a Kd between 1 and 10 μM, depending on the assay (i.e., in a concentration range that lies between the low and high-affinity ABA binding sites of LANCL2). In L6 myoblasts, LANCL1 and LANCL2 similarly, i) stimulate both basal and ABA-triggered NBDG uptake (4-fold), ii) activate the transcription and protein expression of the glucose transporters GLUT4 and GLUT1 (4-6-fold) and the signaling proteins AMPK/PGC-1α/Sirt1 (2-fold), iii) stimulate mitochondrial respiration (5-fold) and the expression of the skeletal muscle (SM) uncoupling proteins sarcolipin (3-fold) and UCP3 (12-fold). LANCL2-/- mice have a reduced glucose tolerance compared to WT. They spontaneously overexpress LANCL1 in the SM and respond to chronic ABA treatment (1 μg/kg body weight/day) with an improved glycemia response to glucose load and an increased SM transcription of GLUT4 and GLUT1 (20-fold) of the AMPK/PGC-1α/Sirt1 pathway and sarcolipin, UCP3, and NAMPT (4- to 6-fold). CONCLUSIONS: LANCL1 behaves as an ABA receptor with a somewhat lower affinity for ABA than LANCL2 but with overlapping effector functions: stimulating glucose uptake and the expression of muscle glucose transporters and mitochondrial uncoupling and respiration via the AMPK/PGC-1α/Sirt1 pathway. Receptor redundancy may have been advantageous in animal evolution, given the role of the ABA/LANCL system in the insulin-independent stimulation of cell glucose uptake and energy metabolism.