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ヒト化されたGPRC6Aはマウスの機能獲得多型である
Humanized GPRC6A is a gain-of-function polymorphism in mice.
PMID: 32636482 PMCID: PMC7341878. DOI: 10.1038/s41598-020-68113-z.
抄録
GPRC6Aはマウスではエネルギー代謝を制御することが提案されているが、ヒトでは第3の細胞内ループ（ICL3）にあるKGKY多型が細胞内での保持と機能低下をもたらすことが提案されている。このヒトKGKY多型の生理的重要性を生体内で検証するために、我々はCRISPR/Cas9（clustered regular interspaced short palindromic repeats-CRISPR associated protein 9）システムを用いて、GPRC6Aマウス遺伝子のICL3にあるRKLP配列をヒトKGKY配列で置換し、Gprc6a-マウスを作製することにより、マウスの標的ゲノムヒト化を行った。ヒトKGKY配列のノックインにより、基礎血糖値が低下し、循環血清インスリンおよびFGF-21濃度が上昇した。Gprc6a-マウスは、インスリン感受性が低下し、ピルビン酸介在性グルコース新生が亢進したにもかかわらず、耐糖能が改善された。Gprc6a-マウスの肝トランスクリプトーム解析により、グルコース、グリコーゲン、脂肪代謝経路の変化が確認された。このことから、ヒトGPRC6A-変異体は、マウスのエネルギー代謝を積極的に制御する機能獲得多型であると考えられた。
GPRC6A is proposed to regulate energy metabolism in mice, but in humans a KGKY polymorphism in the third intracellular loop (ICL3) is proposed to result in intracellular retention and loss-of-function. To test physiological importance of this human polymorphism in vivo, we performed targeted genomic humanization of mice by using CRISPR/Cas9 (clustered regularly interspaced short palindromic repeats-CRISPR associated protein 9) system to replace the RKLP sequence in the ICL3 of the GPRC6A mouse gene with the uniquely human KGKY sequence to create Gprc6a- mice. Knock-in of a human KGKY sequence resulted in a reduction in basal blood glucose levels and increased circulating serum insulin and FGF-21 concentrations. Gprc6a- mice demonstrated improved glucose tolerance, despite impaired insulin sensitivity and enhanced pyruvate-mediated gluconeogenesis. Liver transcriptome analysis of Gprc6a- mice identified alterations in glucose, glycogen and fat metabolism pathways. Thus, the uniquely human GPRC6A- variant appears to be a gain-of-function polymorphism that positively regulates energy metabolism in mice.