研究課題基本情報（最新年度）
研究期間
1987年度〜1988年度研究分野
審査区分
研究種目
一般研究(C)
研究機関
北海道大学
配分額
- 総額：2100千円
- 1987年度：1500千円 (直接経費：1500千円)
- 1988年度：600千円 (直接経費：600千円)
研究概要（最新報告）
ボツリヌス神経毒素により神経伝達機構の物質的基盤を解析する目的で、以下の点を明らかにした。1)毒素の分子性状と生物活性について。ボツリヌス神経毒素は、従来、同一の型の毒素は分子的に同一であると考えられていたが、C1型毒素およびD型毒素には少なくとも4種類の亜型が存在していること、毒素分子の一次構造は株により異なっていることが明らかになった。同一の株から得られた毒素でも、等電点の異なる3種類の分子が存在する。亜型の異なる毒素は、生物活性も異なっており、細胞毒性はC1型毒素だけに見られ、一方、ADP-リボシル化活性はD型毒素の方が強い。ボツリヌス神経毒素には、in vivoでの致死活性、in vitroでの細胞毒性、トランスミッター放出阻害活性およびADP-リボシル化活性をもつことが明らかになったが、これらの活性が、どの様に連動しているかは不明である。
2) 毒素の機能構造について。毒素分子をパパインで限定分解すると、分子量10万と5万のフラグメントを生じる。単クローン抗体とシナフトゾームを用いてこれらのフラグメントの機能を調べた結果、分子量5万のフラグメントは、結合とその後の分子の移動に、10万のフラグメントは、分子の作用部位への移動と活性発現の機能をもっており、毒素分子が3つの機能単位からなることが示された。
3) 毒素結合および毒素の作用機構について。毒素をシナプトゾームと反応させたのち可溶化して、毒素・毒素結合物資複合体を分離したところ、分子量約8万、5万及び2.5万の毒素親和性物質が存在することが明らかになった。一方、毒素によりADP-リボシル化される分子も分子量2.5万前後であるから、同一の分子である可能性が高い。毒素を神経細胞の初代培養系に加えると、神経伝達物質の放出が阻害される。この阻害は、ジギトニンを加えても解除されないから、毒素は、Ca流入後の放出過程を阻害していると考えられる。
The following informations were obtained in the studies on the botulinum toxins and their functions.1) On the structure and biological activities of the toxin molecules. Botulinum C1 and D toxins were roughly classified into 4 subtypes by the antigenic characteristics. However, the primary structures of the toxins were different within the same type. Moreover, the biologiacl activities (lethality, inhibition of transmitter release, neurocytotoxicity and ADP-ribosylation of GTP binding proteins) of botulinum toxin also differed from each other. Therfore, C1 and D botulinum toxins have strain specificities in the structure and activities. The relationships between these activities are still obscure. 2) In the limited digestion with papain the toxin molecule was cleaved into two fragments with a molecular weight of 100,000 and with a 50,000. The former enhanced the lethality of the mother toxin and the latter inhibited. The binding of toxin to synaptozomes was inhibited with 50,000 fragment. The analysis of the functional structure by using monoclonal antibodies against the toxin molecule revealed that botulinum toxin molecule consists of three domains for the binding, the translocating and for the acting. 3) On the toxin binding substances and toxin function. Toxin-bound synaptosomes were solubilized with Triton X-100. The solubilized fraction was applied on an affinity column conjugated with anti-toxin monoclonal antibody and the toxin-toxin binding substance complexes were separated. Three kinds of protein molecules with molecular weights of 80,000, 50,000 and 25,000 were detacted by SDS-polyacrylamide gel electrophoresis. One of them (25,000 m.w) may correspond to a substrate of ADP-ribosylation since two kinds of proteins with molecular weights of 24,000 and 26,000 were ADP-ribosylated in the primary cultured cells from rat brain. Toxin inhibited the release of transmitters from the primary cultured cells, but the inhibition was not cancelled by digitonin treatment. Toxin action may be independent on Ca influx.
このページのURI
http://kaken.nii.ac.jp/ja/p/62560286