膵臓β細胞におけるグルコース誘導性DAPITの発現

Glucose-Induced Expression of DAPIT in Pancreatic β-Cells.

• Alberto Leguina-Ruzzi
• Anežka Vodičková
• Blanka Holendová
• Vojtěch Pavluch
• Jan Tauber
• Hana Engstová
• Andrea Dlasková
• Petr Ježek

抄録

選択されたATP合成酵素膜F-サブユニット、DAPITを含むINS-1E細胞のためのトランスクリプトレベルは、これらの細胞が日常的に培養されている11 mMからダウングルコースを下げることに敏感であることがわかった。条件に応じて、減少したmRNAレベルは、グルコースが11 mMに復元されたときに回復し、または20 mMのグルコースでさらに120分のインキュベーション中に上昇した。DAPITの発現が生体内で高血糖によって上昇するかどうかを調べるために、ヒアルロン酸インプラントで最大14日間グルコースを投与したマウスを研究した。マウスにおけるそのような連続的な2週間のグルコース刺激は、単離された膵島におけるDAPITのmRNAを5倍以上増加させた（ATP合成酵素FαのmRNAを1.5倍増加させた）。INS-1E細胞では、グルコース誘発性ATPの増加は、同様にmtDNAコピー数の増加の一部、DAPITサイレンシング（ATP上昇の6％）で消えた。20と11 mMのグルコースでは、リン酸化/非リン酸化呼吸率の比率は、DAPITサイレンシング時に、それぞれ〜70％と96％に減少し、一方、ネットGSIS率は、USMG5/DAPIT欠損細胞では80％と90％を占めていた。その結果、DAPITの十分な発現と完全なATP合成酵素のアセンブリは、最大のATP合成とミトコンドリアの生合成には必要であるが、インスリン分泌には必要ではないことが明らかになった。高グルコースでのDAPIT発現の上昇は、ATP合成効率をさらに高める。

Transcript levels for selected ATP synthase membrane F-subunits-including DAPIT-in INS-1E cells were found to be sensitive to lowering glucose down from 11 mM, in which these cells are routinely cultured. Depending on conditions, the diminished mRNA levels recovered when glucose was restored to 11 mM; or were elevated during further 120 min incubations with 20-mM glucose. Asking whether DAPIT expression may be elevated by hyperglycemia in vivo, we studied mice with hyaluronic acid implants delivering glucose for up to 14 days. Such continuous two-week glucose stimulations in mice increased DAPIT mRNA by >5-fold in isolated pancreatic islets (ATP synthase Fα mRNA by 1.5-fold). In INS-1E cells, the glucose-induced ATP increment vanished with DAPIT silencing (6% of ATP rise), likewise a portion of the mtDNA-copy number increment. With 20 and 11-mM glucose the phosphorylating/non-phosphorylating respiration rate ratio diminished to ~70% and 96%, respectively, upon DAPIT silencing, whereas net GSIS rates accounted for 80% and 90% in USMG5/DAPIT-deficient cells. Consequently, the sufficient DAPIT expression and complete ATP synthase assembly is required for maximum ATP synthesis and mitochondrial biogenesis, but not for insulin secretion as such. Elevated DAPIT expression at high glucose further increases the ATP synthesis efficiency.