TBK1によるエクソシストタンパク質Exo84のリン酸化はインスリン刺激性のGLUT4輸送を促進する

Sci. Signal. 21 Mar 2017:
Vol. 10, Issue 471, eaah5085
DOI: 10.1126/scisignal.aah5085

Maeran Uhm^1,2,3, Merlijn Bazuine¹, Peng Zhao^1,4, Shian-Huey Chiang^1,*, Tingting Xiong¹, Sheelarani Karunanithi^1,†, Louise Chang¹, and Alan R. Saltiel^1,2,3,4,‡

¹ Life Sciences Institute, University of Michigan, Ann Arbor, MI 48109, USA.
² Department of Internal Medicine, University of Michigan, Ann Arbor, MI 48109, USA.
³ Department of Molecular and Integrative Physiology, University of Michigan, Ann Arbor, MI 48109, USA.
⁴ Institute for Diabetes and Metabolic Health, Departments of Medicine and Pharmacology, University of California, San Diego, La Jolla, CA 92093, USA.

‡ Corresponding author. Email: asaltiel@ucsd.edu

* Present address: Centers for Therapeutic Innovation, Pfizer, 18th Floor, 3 Blackfan Circle, Boston, MA 02115, USA.

† Present address: Department of Cellular and Molecular Medicine, Lerner Research Institute, Cleveland Clinic, Cleveland, OH 44195, USA.

要約

インスリンは、グルコーストランスポーターGLUT4の細胞膜への転位を介してグルコースの取り込みを刺激する。エクソシスト複合体は、細胞膜へGLUT4含有小胞をつなぎとめ、それは、Gタンパク質（ヘテロ三量体グアニンヌクレオチド結合タンパク質）RalAのエクソシスト複合体への結合を必要とするプロセスである。われわれは、RalAの活性化に際して、プロテインキナーゼTBK1がエクソシストサブユニットExo84をリン酸化することを報告する。TBK1のノックダウンは、インスリン刺激によるグルコースの取り込みおよびGLUT4の転位を阻害した。脂肪細胞におけるTBK1のノックアウトは、インスリン刺激によるグルコースの取り込みを阻害した。また、TBK1のキナーゼ不活性型変異体の異所的過剰発現は、3T3-L1脂肪細胞におけるインシュリン刺激性グルコース取り込みを減少させた。TBK1によるExo84のリン酸化は、Exo84のRalAに対する親和性を低下させ、RalAのエクソシストからの放出を可能にした。TBK1のキナーゼ不活性型変異体の過剰発現は、TBK1/RalA/エクソシスト複合体の解離を阻害し、TBK1の特異的阻害剤を用いた3T3-L1脂肪細胞の処理は、複合体の解離速度を低下させた。Exo84のリン酸化模倣型またはリン酸化不能型変異の導入は、インスリン刺激性のGLUT4転位を阻害した。したがって、これらのデータは、TBK1がGLUT4小胞のエクソシストとの会合と脱離を制御することを示し、エクソシストの構成要素がGLUT4小胞のテザリング複合体をなすだけでなく、細胞膜での小胞融合を制御する「ゲートキーパー」としても機能することを示唆する。

Citation: M. Uhm, M. Bazuine, P. Zhao, S.-H. Chiang, T. Xiong, S. Karunanithi, L. Chang, A. R. Saltiel, Phosphorylation of the exocyst protein Exo84 by TBK1 promotes insulin-stimulated GLUT4 trafficking. Sci. Signal. 10, eaah5085 (2017).