ショウジョウバエを用いたポリ(ADP-リボース)代謝の生理的意義の解明

• Project/Area Number: 16790160
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: General medical chemistry
• Research Institution: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• Principal Investigator: 花井 修次 独立行政法人産業技術総合研究所, 生物機能工学研究部門, 研究員 (80333483)
• Project Period (FY): 2004 – 2006
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2006)
• Budget Amount: ¥3,200,000 (Direct Cost: ¥3,200,000); Fiscal Year 2006: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000); Fiscal Year 2005: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000); Fiscal Year 2004: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
• Keywords: ポリ(ADP-リボース) / PARG / ショウジョウバエ / 神経変性 / 細胞分裂 / DNA損傷

Research Abstract

申請者は、ポリ(ADP-リボース)分解酵素(PARG)の遺伝子破壊ショウジョウバエを作成しPARG変異体が進行性の神経変性を起こすことを報告した(Hanai et al.2004 PNAS)。
PARG変異体の神経細胞には大量のポリ(ADP-リボース)が蓄積しており、電子顕微鏡による観察では均一な大きさの顆粒状の蓄積物が認められた。金コロイドで標識した抗ポリ(ADP-リボース)抗体を用いた免疫電子顕微鏡では、金コロイドの局在は主に顆粒状の蓄積物と重なっていたので、顆粒状の物体はポリ(ADP-リボース)ポリマー自体か、もしくは、ポリ(ADP-リボシル)化された標的タンパク質であると考えられる。PARG変異体を大量に調整し、ポリ(ADP-リボシル)化されたタンパク質の同定を進め、いくつかの候補が得られつつある。
また、PARG変異体の全身では、抗ポリ(ADP-リボース)抗体は脳および胸部神経節に顕著に反応したが、その他の部分では顕著ではなかった。中枢神経系のみにポリ(ADP-リボース)が蓄積する原因を明らかにするために、ショウジョウバエの頭部と体部でのポリ(ADP-リボース)分解活性を測定した。野生型では頭部と体部ともに分解活性があったが、PARG変異体の頭部には分解活性が無く、体部に認められた。阻害剤を用いて検討した結果、PARG変異体の体部におけるポリ(ADP-リボース)分解はホフホジエステラーゼ活性によると示唆された。
植物ではPARG変異体が多くの遺伝子発現の概日振動に重要であることが示されたが、動物ではポリ(ADP-リボシル)化と体内時計の関連は未知であった。PARG変異体および、PARG、PARP過剰発現変異体を用いて概日行動リズムを測定したところ、活動リズムには野生型と有意差は見られなかった。
PARG変異体の生存に影響する遺伝子変異の検索では幾つかの候補遺伝子が得られつつある。また、或る重要な癌抑制遺伝子のポリ(ADP-リボシル)化部位を特定する事に成功し、細胞分裂機構の制御におけるポリ(ADP-リボース)の重要性を明らかにした(投稿中)。

Research Products

• [Journal Article] Altered gene expression in Opisthorchis viverrini-associated cholangiocarcinoma in hamster model. (2006)
  • Author(s): Loilome, W et al.
  • Journal Title: Molecular Carcinogenesis 45.5 Pages: 279-287
• [Journal Article] Genetic and environmental determinants or risk for cholanglocarcinoma via Opisthorchis viverrini in a densely infested area in Nakhon Phanom, northeast Thailand (2005)
  • Author(s): Honjo, S et al.
  • Journal Title: International Journal of Cancer 117(5) Pages: 854-860
• [Journal Article] Differential circadian expression of endothelin-1 mRNA in the rat suprachiasmatic nucleus and peripheral tissues (2005)
  • Author(s): Hanai.et al.
  • Journal Title: Neuroscience Letter 377(1) Pages: 65-68
• [Journal Article] Effect of feeding on peripheral circadian rhythms and behaviour in mammals (2004)
  • Author(s): Kobayashi. et al.
  • Journal Title: Genes to Cells 9(9) Pages: 857-864
• [Journal Article] ポリ-ADP-リボシル化による細胞機能、特に中心体と神経細胞機能の調節について (2004)
  • Author(s): 三輪正直, 他4名, 花井修次
  • Journal Title: ビタミン 78 Pages: 337-346
• [Journal Article] ポリADPリボシル化研究の新展開 (2004)
  • Author(s): 三輪正直, 金井正幸, 花井修次
  • Journal Title: 実験医学 22(9) Pages: 1267-1273
• [Journal Article] Altered Gene Expression in Opisthorchis viverrini-Associated Cholangiocarcinoma in Hamster Model
  • Author(s): Loilome. et al.
  • Journal Title: Molecular Carcinogenesis In press
• [Book] タンパク質科学イラストレイテッド 第3章7「ポリADP-リボシル化」 (2005)
  • Author(s): 竹縄忠臣/編
  • Total Pages: 333
  • Publisher: 羊土社
• [Book] Poly(ADP-Ribosyl)ation, "Roles of Poly(ADP-Ribose) Metabolism in the Regulation of Centrosome Duplication and in the Maintenance of Neuronal Integrity" (2005)
  • Author(s): Alexander Burkle編
  • Publisher: LANDES Biosciences(未定)