ホヤの血球細胞から抽出したバナジウム結合物質(バナ-ドビン)の生理学的役割

1990 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 01480026
• Research Institution: Toyama University
• Principal Investigator: 道端 齊 富山大学, 理学部, 助教授 (00111740)
• Keywords: ホヤ / バナジウム / 金属元素 / 濃縮機構 / 血球細胞

Research Abstract

海産の原索動物ホヤに高濃度のバナジウムが含まれていることがわかったのは、約80年前のことである。バナジウムの海水濃度は35nM(ナノモル)ときわめて低く、ホヤ以外の生物に含まれるバナジウムの濃度は海水濃度とほぼ同じレベルである。そのため、ホヤのみに見られる高濃度かつ高選択的なバナジウムの濃縮機構とその生理学的役割に関する問題は、動物生理学をはじめとして、生化学、分析化学、錯体化学、生物無機化学といった分野から、興味深い学際的な研究対象として注目を集めてきた。本研究の過程で、<Ascidia>___ー <gemmata>___ーの血球細胞には、海水濃度の400万倍にものぼる150mMものバナジウムが濃縮されていることを見いだすことができた。この濃度は従来知られていた濃度をはるかに越え、生理的な濃縮係数としては他の生物に例を見ないもので、本種を用いてからわれわれの研究は急速に展開した。この2年間に得られた成果の主なものは、(1)バナジウムの濃縮にたずさわる血球細胞であるsignet ring cellの液胞のpHが2.4〜4.2というきわめて低い硫酸酸性を示すことを微小pH電極と電子スピン共鳴法で明らかにしたこと、(2)同じく電子スピン共鳴法による観察で、濃縮されたバナジウムのほとんどは、この低pH条件下で低酸化状態の3価で存在することを示し、(3)バナジウム結合物質(vanadobin)はバナジウムを含有するほとんどのホヤに含まれており、(4)vanadocyteであるsignet ring cellに局在することを見い出した。(5)また、本研究の主題であるvanadobinの生理学的な役割として、vanadobinが5価のバナジウムを4価に還元する能力を有することを電子スピン共鳴法を駆使して明らかにすることができた。この物質は還元能を有する新しいタイプの金属結合物質として注目されている。さらに、(6)signet ring cellを抗原とするモノクロ-ナル抗体を作製することに成功し、バナジウム濃縮能を持つ血球細胞の分化機構を検討するための新しい展開が期待される。

Research Products

• [Publications] Michibata,H.& Uyama,T.: "Extraction of vanadiumーbinding substance (vanadobin) from a subpopulation of signet ring cells newly identified as vanadocytes in ascidians." J.Exp.Zool.254. 132-137 (1990)
• [Publications] Michibata,H.,Uyama,T.& Hirata,J.: "Vanadiumーcontaining blood cells (vanadocytes) show no fluorescence due to the tunichrome in the ascidian,Ascidia sydneiensis samea." Zool.Sci.7. 55-61 (1990)
• [Publications] Michibata,H.,Iwata,Y.& Hirata,J.: "Isolation of highly acidic and vanadiumーcontaining blood cells from among several types of blood cells in Ascidiidae species." J.Exp.Zool.
• [Publications] Hirata,J.& Michibata,H.: "Valency of vanadium in the vanadocytes of Ascidia gemmata separated by densityーgradient centrifugation." J.Exp.Zool.
• [Publications] Michibata,H.,Hirose,H.,Sugiyama,K.,Ookubo,Y.: "Extraction of a vanadiumーbinding substance (vanadobin) from the blood cells of several ascidian species." Biol.Bull.179. 140-147 (1990)
• [Publications] Michibata,H.,Seki,Y.,Hirata,J.,Kawamura,M.: "Uptake of ^<48>Vーlabeled vanadium bu subpopulations of blood cells in the ascidian,Ascidia gemmata." Zool.Sci.
• [Publications] Michibata,H.& Sakurai,H.: "Vanadium in Ascidians In “Vanadium in Biological Systems"" Kluwer Acad.Publ.,Dordrecht, 153-171. (1990)