第89回 日本 内科 学会講 演会

シ ンポ ジ ウム

1

内科 疾 患 と分 子 生 物 学 3.代 謝疾 患 と分子生物学 神戸大学医学部第二内科 春 日

Key

words:イン

ス リン遺

伝 子,イ

ン ス リ ン 受 容 体遺 伝 子 ,グ

雅 人

ル コ キ ナ ー ゼ遺 伝 子,

糖 尿 病),そ

は じめ に

posltlonal

cloning

の 他 の 糖 尿 病(膵 疾 患 に伴 う も の,内

分 泌 疾 患 に 伴 う もの,イ

ン ス リン あ る い は イン ス

リン 受 容 体 異 常 症 に 伴 う も の な ど)に 代 表 的 な 代 謝 疾 患 で あ る 糖 尿 病 を 取 り上 げ て,

い る が,同

じIDDMあ

分 類 され て

る い はMDDMで

もそ れ ら

その 糖 尿病 学 の発 展 に分 子 生物 学 の進 歩 が どの よ

が 均 一 の 成 因 に よ っ て い る わ け で は な い と推 測 さ

う に 貢 献 して い る か 解 説 し た い.

れ る 、 す な わ ち,糖

分 子 生 物 学 の 発 展 は,糖

尿病 学 の 治療 の面 あ る

尿 病 は イン ス リン 遺 伝 子 が 翻

訳 さ れ イ ン ス リン 分 子 と な り,膵 β細 胞 か ら分 泌

い は 合 併 症 の 発 症 機 構 に 関 し て も種 々 の 貢 献 を な

され て血 中 に 運 ぼ れ,標

し得 て い る.例

容 体 に結 合 し て,そ

治 療 に,遺

えば,イ

ンス リン抵抗 性糖 尿 病 の

伝 子工 学 の 手 法 を用 い て大 量 生産 可 能

と な っ た1GF-1が

用 い ら れ て お り,イ

容 体 異 常 症 に お い て も,明

ン ス リン 受

れ は,今

の効 果 を発 現 す る迄 に関 係 す

る い ず れ の ス テ ッ プ が 障 害 さ れ て も発 症 し うる と 考 え ら れ る(図1).

らか な 血 糖 降 下 作 用 を

示 す こ とが 明 ら か と な っ た.こ

的 細 胞 上 の イン ス リン 受

糖 尿 病 の 成 因 一"糖 尿 病 遺 伝 子"一 を 分 子 生 物 学

迄 治療 法

的 手 法 を 用 い て 明 ら か に す る 方 法 は,二

つのアブ

が な か っ た イン ス リン受 容 体 異 常 症 の 患 老 に と っ

ロ ー チ の 仕 方 に 大 別 で き る(表) ,一 つ は,既

て 大 き な 福 音 と な る と 思 わ れ る 。 しか し な が ら,

遺 伝 子 か らの ア プ ロ ー チ で あ る.候

最 も そ の 貢 献 が 著 し い 分 野 は,現

なわ ち上 に述 べた イ ンス リンが合 成 され て か ら イ

在 の と こ ろ,そ

の 成 因 の 解 明 に つ い て で あ る と思 わ れ る.す ち,い 子(糖

ン ス リン 受 容 体 に 結 合 して,そ

なわ

くつ か の 糖 尿 病 状 態 を ひ き お こ し う る 遺 伝 尿 病 遺 伝 子)が

の 作用 を 発現 す る

まで に関 係 す る各 種 の過 程 で重 要 な役 割 を果 たす と考 え られ て い る 蛋 白 の 遺 伝 子 に つ い て 検 討 す る

明 ら か に さ れ つ つ あ る.本

稿 で は こ れ ら の 点 に つ い て,簡

知の

補 遺 伝 子,す

単 に解 説 し た い.

方 法 で あ る.も

う一 つ の 方 法 は,来

知 の糖尿 病 遺

伝 子 を 発 見 し よ う と す る ア プ ロ ー チ で あ り,い わ 1.糖

尿 病 の 成 因 の 多 様 性 と分 子 生 物 学 的

ゆ るreverse

糖 尿 病 は遺 伝 性 疾 患 で あ る こ とが 知 られ て お り,臨 床 的 に は 高 血 糖 を 主 徴 と し,特

近 で はpositional

clon・

の成 因

は 不 均 一 で あ る.現 在,糖

ンス リ

尿 病 はIDDM(イ

(restricted

fragmen£1ength

polymorphism)を

示 すDNAマ

ー カ ー と糖 尿 病 多 発 の 大 家 系 を 用 い

て 糖 尿 病 を ひ き お こす 遺 伝 子 を 明 ら か に し よ う と

有 な血 管 合

併 症 を 引 き お こす 一 群 の 疾 患 で あ る が,そ

ン依 存 型 糖 尿 病),NIDDM(イ

genetics(最

lngと も 呼 ば れ る)の 手 法 を 用 い る も の で, RFLP

ア プ ロー チ

す る もの で あ る.

ン ス リ ン非 依 存 型

(67)日

本内科学会雑誌

第81巻

第9号 ・平成4年9月10日

1368

シ ソ ポ ジ ウ ム1

図1.イ

内 科 疾 患 と分 子 生 物 学

ン ス リン 合 成 か ら作 用 発 現 ま で の 過 程 と糖 尿 病 で の 各 種 障 害 部 位(佐

Practice 663;1244.を

ovaryが

日:Medical

認 め られ れば,イ

ン ス リン 受 容 体 異 常 症

知 の 遺 伝 子 か ら の 同 定

の 可 能 性 が 高 く,イ

candldate

場 合 の 候 補 遺 伝 子 と な る.候

gene(候

補 遺 伝 子)

insulin insulin

receptor

補 遺 伝 子 が 絞 られれ

て い け ば よ い.一 般 的 に は,Northern

glucose

blot法 を 用

synthase

い て そ の 遺 伝 子 の 発 現 量(mRNAの

glucokinase

量)や

イ ズ の 大 き さ が 適 当 か を 検 討 す る.次

transporter

HLA

そ のサ

に,そ

の遺

伝 子部 分 の大 きな欠 失変 異 あ るい は挿 入 変異 があ

知 の 遺 伝 子 の 発 見

る か ど うか をSouthern

多 発 家 系 reverse

ンス リン受容 体 遺伝 子 が この

ば ,通 常 の 遺 伝 子 解 析 法 の 順 に 従 っ て 解 析 を 進 め

glycogen

2.未

倉,春

改 変)

表.糖 尿病 遺伝 子の 同定 な らび に発 見 1.既

3.

blot法 を 用 い て 解 析 す る.

さ ら に 細 い 変 異 は,cDNAク

genetics

DNAマ ー カ ー に _→ よ る 遺 伝 子 の 局 在

遺 伝 子_→ を 単 離

遺 伝 子 産 物 の 機 能 の 同 定

ロ ーニ ン グ法 かPCR一

直 接 塩 基 配 列 決 定 法 に よ り患 者 の 候 補 遺 伝 子 の 全 塩 基 配 列 を 決 定 す る こ と と な る 。PC恥 直 接 塩 基 配 列 決 定 法 が 開 発 さ れ て 以 来,比

較 的 簡単 に塩 基 配

列 が 決 定 で き る よ う に な り,イ

2.既

知 の遺 伝 子 か らの ア プ ロー チ

cDNA遺

伝 子 の よ う に5kbを

で も,1∼2ヵ 既 知 の 遺 広 子 か ら の ア プ ロ ー チ で,糖 子 を 同 定 す る た め に は,臨 績 か ら,図1の

尿病 遺 伝

れ わ れ は,cDNAク

ロー ニ ン グ 法 あ る い はPCR一 直 接 塩 基 配 列 決 定 法

いず れ の ス テ ップが障 害 され てい

と えば,高

月 で大 部 分 の塩 基 配 列 が 決定 で ぎ

る よ うに な っ て ぎ て い る.わ

床 的 な 観 察 と各 種 の 成

に よ り イ ン ス リ ソ受 容 体 異 常 症 の 症 例 に 一 塩 基 変

る か を 明 らか に し,可 能 な か ぎ り候 補 遺 伝 子 を 絞 る こ と が 重 要 で あ る.た

ン ス リン受 容 体

超 え る大 きい遺 転 子

異 を 見 い だ し て い る11),2). こ れ ら の 症 例 は,い

イ ン ス リン血

ず れ もイ ン ス リン受容 体 の

症 を 呈 す る糖 尿病 で は 多 くの 可 能 性 が 存 在 す る

チ ロシ ンキ ナ ーゼ ドメイ ンの一 塩 基 置換 に よる も

が,イ

の で,Arg1131→GlnH31あ

ン ス リ ン抗 体 が な く イ ン ス リソ 負 荷 テ ス ト

で 血 糖 の 低 下 が 悪 く,黒

日本内科学会雑誌

第81巻

色 表 皮 腫 とpolycystic

第9号 ・平成4年9月10日

る い はGly1008→Va11。08と

い う変 異 が ヘ テ ロ に 認 め ら れ た .こ (68)

の部 位 を各 種

春 日

雅人

1369

の プ ロ テ イ ン キ ナ ー ゼ の ア ミ ノ酸 配 列 と比 較 検 討

Southern

し て み る と,前 者 はcatalytic

で あ れ ぽ,特

異 な 臨 床 像 を 伴 う糖 尿 病 を 呈 す る と

思 わ れ る.し

た が っ て,一

る 方 法 で,な

おか つ 多数 の サ ン プル を処理 で き る

loopと 呼 ば れ て い る

部 分 の 最 初 の ア ミ ノ酸 の 変 異 で あ り,後 老 はGly - X-Gly-X-X-Glyと

い う配 列 の 三 番 目のGlyで

こ とが 明 ら か と な っ た .こ

ある

の 変 異 に よ り,受 容 体

blotで 見 い 出 さ れ る よ う な 大 ぎ な 変 異

塩 基 変異 を も見 い 出せ

方 法 と い う こ とに な る.わ

れ わ れ は,こ

の チ ロ シ ン キ ナ ーゼ 活 性 が 低 下 し て い る こ と を 確

た め にPCR-SSCP(single

strand

認 す る た め に,後 者 の 異 常 に つ い て,chinese

polymorphlsm)法

sもer ovary(CHO)細

胞 に この 変異 イ ンス リン受

容 体 遺 伝 子 をtransfection法 た.そ

の 結 果,こ

ham-

conforrnation

を 用 い て イ ン ス リン 遺 伝 子4),

イン ス リ ソ 受 容 体 遺 伝 子5),糖 輸 送 担 体6)に つ い て

に よ り発 現 し検 討 し

の 一 塩 基 置 換 に よ り,イ

の 目的 の

検 討 中 で あ り,一塩

ンス リ

基 置 換 を 見 い 出 せ る迄 に は

な っ た が,false総ga重ive(見

逃 しサ ン プ ル)が



ン 受 容 体 に 内 在 す る チ ロ シン キ ナ ー ゼ 活 性 が 高 度

い か は 常 に 問 題 点 と し て 残 る と 思 わ れ る.し

に 低 下 す る こ と2),さ ら に こ の キ ナ ー ゼ 活 性 が 低

な が ら,現 状 で はPCR-SSCP法

下 し た イ ン ス リン 受 容 体 は,グ

に 用 い る こ と が で き る 唯 一 の 簡 便 な 方 法 と思 わ れ

ル コース の グ リ

コ ー ゲ ン へ の 取 り込 み や,チ ミ ジ ン のDNAの 込 み,さ

ら に はS6蛋

取 り

わ ち,こ

る.

白の燐 酸 化 に対 す る イン ス リ

ン の 効 果 を 伝 達 し な い こ と3)が確 認 さ れ た .す

2)未 知 の糖 尿 病 遺 伝 子 の 発 見 への ア ブ 日一 チ の 問題 点



の イン ス リ ン 受 容 体 キ ナ ー ゼ ド メ イ ン の

一 塩 基 置 換 が ,個

ReverSe

体 レベ ル に お け る 糖 尿 病 の 発 症

に 深 く関 与 し て い る 可 能 性 が 高 く,イ

か し

が この 目的 の た め

genetlcsの 手 法 が そ の 責 任 遺 伝 子 を 発

見 す る こ と に 成 功 し た 疾 患 を 見 れば 明 ら か な よ う

ン ス リン 受

に,こ

の 手 法 が 成 功 す る た め に は,①

そ の疾 患 の

容 体 遺 伝 子 は 糖 尿 病 状 態 を ひき お こ し う る遺 伝 子

成因 が 均 一 で あ り,一 つ の 遺伝 子 の 異 常 に よ る と

(糖 尿 病 遺 伝 子)の

考 え ら れ る こ と,② 遺 伝 子 異 常 の 個 体 へ の 影 響 が

ひ とつ で あ る と 考 え ら れ た 。

強 く,早 期 に か つ 遺 伝 子 異 常 を 持 つ 人 の 大 多 数 の

3.分

子 生 物 学 的 ア ブq一

チ の問 題 点

人 に そ の 異 常 に よ る症 状 が 出 現 す る こ と,な 必 要 で あ る 。 糖 尿 病 を 考 え た 場 合,遺

どが

伝的 負荷 が

1)既 知 の 遺伝 子 か らの ア プ ロー チ の問題 点

強 い と い うNIDDMで

分 子 生物 学 的 手 法 の発 達,普 及 と と もに,各 種 の糖 尿 病患 者 に各 種 の遺 伝 子 異常 が 見 い 出 され る

を 満 た して い な い 。す な わ ち,NIDDMの 成 因 が均 一 の もので ,一 つ の 遺 伝 子 異 常 に よ る も の とは 考

と思 わ れ る.最 も重 要 な点 は,こ れ らの遺 伝 子異

え に くい.し

常 と糖 尿病 発 症 との関 連 を 明 らかに す る ことで あ

MDDMに

応 用 す る の は 問 題 で あ る.こ

のために

り,こ の意 味 で 異 常遺 伝 子 の培 養 細胞 系 での発 現

は,臨 床 的 な 観 察 と検 査 に よ り,NIDDMの

中か ら

のみ な らず,個 体 で の発 現 も よ り積 極的 に取 り組

一 つ の 遺 伝 子 異 常 に よ る と 考 え られ る均 一 な 集 団

む べ き と考 え る.ま た特 異 な臨 床 像 や検 査 成績 か

を 分 離 す る こ と が 必 要 で あ り,こ れ こそ が 臨 床 医

も な か な か こ の よ う な条 件

た が っ て,こ

の 手 法 を 漫 然 と一 般 の

ら,候 補 遺 伝 子 を絞 る こ とが で き る糖 尿 病 は,今

に 課 せ ら れ た 重 要 な 役 目 と 思 わ れ る.実

後 比較 的 容 易 にそ の候 補 遺 伝子 の異 常 を見 い出 せ

Fajansら

る可能 性 が 高 い.し た が って今 後 の興 味 と しては, 一般 のNIDDMな どで そ れ ぞ れ の 候補 遺伝 子 の異

rity onset

常 が どの位 の 頻度 で存 在 し,そ れ ぞ れが そ の病 態

近 い"表 現i型"を と る糖 尿 病)に つ い て,Bel1ら

に どの程 度 関 与 して い るか とい うこ とに な る と思

ヒ の 手 法 を 用 い て,MODYの

わ れ る.残 念 な が ら,こ の 間 に対 す る解 答 を 出す

adenosine

良 い方 法 が ない の が現 状 で あ る.各 候 補 遺 伝子 の

る こ と を 見 い 出 し た7}.な お,MODYに

がNIDDMか diabetes

of the young:若

染 色 体 姓 優 性 遺 伝 を 示 す,臨

169)日

際 に,

ら 分 離 し たMODY(matu-

deaminase遺

本 内科学会雑誌

年 発 症 の常

床 的 に はNIDDMに は

一 つ の責 任 遺 伝子 が 伝 子 の非 常 に 近 い所 に あ

第81巻

お いて は最

第9号 ・平成4年9月10日

1370

シ ン ポ ジ ウ ム1

.内科 疾 患 と 分 子 生 物 学

3.

積 み 重 ね,な らび に遺 伝 子操 作 を 加 え た マ ウ ス 用 いて の実 験 な どか ら,糖 尿 病 発 症 に おけ る遺 因子 と環 境 因 子 のそ れ ぞ れの 役 割 を 明 らか にす こ とが 今後 の 重要 な課題 と考 え られ る,

文 1)岸

本 美 也 子,他:イ

loop部

献 ン ス リ ン 受 容 体 のcatalytic

位 の一塩 基 置換 が 見 い 出 され た イン ス リ

ン 祇抗 偉 糖 尿 病 の1例

2) Odawara

一 日内 会誌

M, et al :

edwith

Human

a mutation

domain

81:240.1992,

diabetes

associat

in the

tyrosine

kinase

of the insulin receptor.

Science

245: 66,

1989. 3)Yamamoto R, et al: Phosphorylation and biological function of a mutant insulin receptor 1990. 4) Kishimoto 近,グ

ル コ キ ナ ー ゼ 遺 伝 子 の 異 常 も報 告 さ れ て お

り興 味 深 い8).

mation

示 す ご と く,疾 患 は 遺 伝 因 子 と環 境 因 子

に よ っ て ひ き お こ さ れ る が,そ

れ ぞ れが 関与 す る

polymorphisms.

病 と い う不 均 一 な 成 因 で 生 じ る病 態 で は,こ

尿

の病

態 の な か で も両者 の演 じる割合 は異 な る と思わ れ 尿 病 の 発 症 に 深 く関 与 し て い る遺 伝 子,す 尿 病 遺 伝 子 と も 呼 ぶ べ き遺 伝 子 と して

在 迄 の と こ ろ,イ

リ ソ受 容 体 遺 伝 子,グ され て い る.糖

of mutations

in

J

Clin

Endocrinol

ソ ス リン 遺 伝 子,イ

ンス

ル コキ ナ ーゼ遺 伝 子 が報告

尿 病 の 発 症 に どの 程 度 遺 伝 因 子 が

関 与 す る か は,関

係 して い る糖 尿病 遺 伝 子 の数 と

種 類 に よ る も の と 思 わ れ る.新 の 発 見 の み な ら ず,個

しい糖 尿病 遺 伝 子

々の遺 伝 子異 常症 の解 析 の

by SSCP (single strand conformation

polymorphism) 1992. 6) Muraoka

割 合 は 遺 伝 病 か ら中 毒 症 迄 さ ま ざ ま で あ る.糖

な わ ち,糖

Detection

74: 1027, 1992.

resistance

は,現

M, et al :

5) Kim H, et al : Detections of mutations of insulin receptor genes in patients with insulin

お わ りに

る.糖

Val996. J Biol Chem 265: 14777,

the human insulin gene by single strand confor Metab

図2に

state human

A, et al:

of the human glucose Nucleic

method.

Diabetologia

Polymorphism

GLUT 4/muscle-fat

transporter gene detected Acids Res 19: 4313, 1991.

7) Bell GI, et al :

35: 261, in exon 4a facilitative by SSCP.

Gene for non-insulin-dependent

diabetes mellitus (maturity-onset diabetes of the young subtype) is linked to DNA polymor phism on human chromosome Acad Sci USA 88: 1484, 1991. 8) Vionnet

N, et al:

Nonsense

glucokinase gene causes insulin-dependent diabetes 356:721,1992.

20q. Proc mutation

Natl in the

early-onset nonmellitus. Nature

[Metabolic disease and molecular biology].

第89回 日本 内科 学会講 演会 シ ンポ ジ ウム 1 内科 疾 患 と分 子 生 物 学 3.代 謝疾 患 と分子生物学 神戸大学医学部第二内科 春 日 Key words:イン ス リン遺 伝 子,イ ン ス リ ン 受 容 体遺 伝 子 ,グ 雅 人 ル コ キ ナ ー...
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