高グルコース培地中でのAmpkおよびAkt活性化に伴う筋細胞のPgc1αのアセチル化およびリン酸化に対するレプチンの効果

Leptin Effect on Acetylation and Phosphorylation of Pgc1α in Muscle Cells Associated With Ampk and Akt Activation in High-Glucose Medium.

• Francisco García-Carrizo
• Yuriy Nozhenko
• Andreu Palou
• Ana M Rodríguez

抄録

レプチンは、筋肉の調節を含むエネルギー代謝に重要な役割を果たしています。ペルオキシソーム増殖因子活性化受容体γ共活性化因子1α（PGC1α）は、エネルギー代謝を調整し、リン酸化やアセチル化などの翻訳後共有結合修飾によって厳密に制御されています。我々は、高グルコース無血清培地中のC2C12筋チューブにおいて、AMP活性化プロテインキナーゼ（AMPK）、P38マイトジェン活性化プロテインキナーゼ（P38 MAPK）、Akt（プロテインキナーゼB）の活性化を時系列的に解析することにより、筋肉細胞におけるレプチンによるPGC1αの制御（生理的レベルでの）についての知見を深めることを目的としました。また、PGC1α、サーチュイン1、アディポネクチン、COX IV、マイトフシン2（Mfn2）、ピルビン酸脱水素酵素キナーゼ4（PDK4）のタンパク質レベルを調べた。我々の主な知見は、レプチンがAMPKとAktのリン酸化、Mfn2誘導、PGC1αのアセチル化状態を制御する重要な役割を果たしていることを示唆している。レプチンに応答したPGC1αのこれらの翻訳後可逆的変化、特にアセチル化状態の増加は、生理学的/栄養状態に対する筋細胞応答を調節するホルモンの生理学的役割に関連している可能性があります。

Leptin is crucial in energy metabolism, including muscle regulation. Peroxisome proliferator activated receptor gamma co-activator 1α (PGC1α) orchestrates energy metabolism and is tightly controlled by post-translational covalent modifications such as phosphorylation and acetylation. We aimed to further the knowledge of PGC1α control by leptin (at physiological levels) in muscle cells by time-sequentially analysing the activation of AMP activated protein kinase (AMPK), P38 mitogen-activated protein kinase (P38 MAPK) and Akt (Protein kinase B)--all known to phosphorylate PGC1α and to be involved in the regulation of its acetylation status--in C2C12 myotubes placed in a high-glucose serum-free medium. We also studied the protein levels of PGC1α, Sirtuin 1, adiponectin, COX IV, mitofusin 2 (Mfn2), and pyruvate dehydrogenase kinase 4 (PDK4). Our main findings suggest an important role of leptin regulating AMPK and Akt phosphorylation, Mfn2 induction and PGC1α acetylation status, with the novelty that the latter in transitorily increased in response to leptin, an effect dependent, at least in part, on AMPK regulation. These post-translational reversible changes in PGC1α in response to leptin, especially the increase in acetylation status, may be related to the physiological role of the hormone in modulating muscle cell response to the physiological/nutritional status.

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