カテコールアミンニューロンの構築、機能、及び病態に関する分子遺伝学的研究

1992 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 03102004
• Research Institution: Fujita Health University
• Principal Investigator: 永津 俊治 藤田保健衛生大学, 総合医科学研究所, 教授 (40064802)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 小林 和人 藤田保健衛生大学, 総合医科学研究所, 助手 (90211903) ; 一瀬 宏 藤田保健衛生大学, 総合医科学研究所, 助手 (90192492)
• Keywords: カテコールアミン神経 / チロシン水酸化酵素 / 芳香族アミノ酸脱炭酸酵素 / ドーパミンβー水酸化酵素 / フェニルエタノールアミンN-メチル転移酵素 / 遺伝子発現 / 分子生物学 / トランスジェニックマウス

Research Abstract

(1)チロシン水酸化酵素の調節機構ヒトTHmRNAの多型性を正常及び各種病態での脳や副腎についてRT-PCR法を用いて解析した。4種類のヒトTHisoformのすべてを大腸菌の実験系を用いて発現させることに成功した。(2)カテコールアミン合成酵素遺伝子の発現機構ヒトTH遺伝子の全領域(hTH)あるいはそのプモローター領域にレポーター遺伝子を連結した融合遺伝子を導入したトランスジェニックマウスの解析から、本遺伝子の組織特異的発現のためには、5'上流領域だけでは不十分で、エクソン-イントロン構造の内部あるいは3'下流領域に重要な調節領域の在存することが推定された。またトランスジェニックマウスを用いた実験で、ヒトDBH遺伝子プロモーターを含む4.0kbのDNA領域は神経系と副腎髄質における組織特異的発現に必要十分であり、また2.0kbのヒトPNMT遺伝子プロモーターは副腎髄質のアドレナリン合成細包で特異的に機能することが明らかになった。ヒトAADCmRNAは神経・内分泌組織とそれ以外の肝臓や腎臓に発現するものとでは5'の非翻訳領域において互いに異なっており、両者の発現は選択的プロモーターによって調節されていることが解明された。(3)トランスジェニックマウスを用いた神経機能の解析ヒトDBH遺伝子プロモーター/ヒトPNMTcDNAの融合遺伝子を導入することによって、ノルアドレナリン細胞でPNMTの付加的な発現を誘導したトランスジェニックマウス(DPN)において、細胞体で合成されたヒトPNMTが神経終末にまで輸送され、合成されたアドレナリンが実際に細胞外に放出されることを証明した。(4)精神・神経疾患への分子生物学的アプローチTHの過剩発現を試みたhTHトランスジェニックマウスにおいて、THの発現量は内在のマウスTHに比較してmRNAレベルで約50倍、タンパク質量及びinvitro酵素活性で約3倍の増加が検出されたが、線条件のスライスを用いたinsituTH活性において対照の約3倍に増加していることが確認された。

Research Products

• [Publications] K.Kogayashi: "Genetic alteration of catecholamine specificity in transgenic mice" Proc.Natl.Acad.Sci.USA. 89. 1631-1635 (1992)
• [Publications] C.Sumi-Ichinose: "Molecular cloning of genomic DNA and chromosomal saaignment of the gene for human arromatic L-amino acid decarboxylase,the enzyme for catecholamine and serotonin biosynthesis" Biochenistry. 31. 2229-2238 (1992)
• [Publications] S.Morita: "Organization and complete nucleotide sequence of the gene encoding mouse phenylethanolamine N-methyltransferase" Mol.Brain Res.13. 313-319 (1992)
• [Publications] N.Iwata: "Structure of the mouse tyrosine hydroxylase gene" Biochem.Biophys.Res.Commun.182. 348-354 (1992)
• [Publications] S.Nasrin: "Comparison of characteristics of bovine aromatic L-amino acid decarboxylase with human enzyme" Biochem.Biophys.Acta. 1118. 318-322 (1992)
• [Publications] A.Togari: "Multiple mRNA forms of human GTP cyclohydrolase I" Biochem.Biophys.Res.Commun.187. 359-365 (1992)
• [Publications] H.Ichinose: "Cloning and sequencing of cDNA encoding human sepiapterin reductase" Pteridines. 3. 41-42 (1992)
• [Publications] K.Uchida: "Tetrayhdrobiopterine-dependent functional recovery in 6-hydroxydopamine-treated rats by intracerebral grafting of fibroblasts transfected with tyrosine hydroxylase cDNA" Dev.Neurosci.14. 173-180 (1992)
• [Publications] H.Ichinose: "Tissue-specific alternative splicing of the first exon generates two types of mRNAs in human aromatic L-amino acid decarboxylase" Biochemistry. 31. 11546-11550 (1992)
• [Publications] T.Nakano: "Mouse dopamine β-hydroxylase:primary structure deduced from the cDNA sequence and exon/intron organization of the gene" Biochem.Biophys.Res.Commun.189. 590-599 (1992)
• [Publications] T.Sasaoka: "Analysis of the human tyrosine hydroxylase promoter-chloramphenicol acetyltransferase chimeric gene expression in transgenic mice" Mol.Brain Res.16. 274-286 (1992)
• [Publications] S.Morita: "The 5'-flanking region of the hujman dopamine β-hydroxylase gene promotes neuron subtype-specific gene expression in the central nervous system of transgenic mice" Mol.Brain Res.(in press).
• [Publications] T.Nomura: "Cloning and sequencing of cDNA encoding mouse GTP cyclotydrolase I" Biochem.Biophys.Commun.
• [Publications] K.Kiuchi: "Regulatory mechanism of dopamine biosynthesis in the striatum of transgenic mice carrying human tyrosine hydroxylase gene" Neurosci.Lett.
• [Publications] A.Ota: "The sffect of a heterocyclic amine,3-amino-1,4-dimethy1-5H-pyrido [4,3-b]indole(Trp-P-1),on tyrosine hydroxylase mRNA in PC12h cells" Neurosci.Lett.
• [Publications] 永津 俊治: "Parkinson病の分子生物学 ー最近の話題ー" 神経精神薬理. 14. 689-693 (1992)
• [Publications] 永津 俊治: "難病治療への挑戦 ー神経伝達物質の種類の遺伝子工学による人工変換ー" 治療. 74. 164-165 (1992)
• [Publications] 小林 和人: "遺伝子導入マウスを利用した脳内神経伝達物質の変換" 日本臨床. 51. 223-232 (1992)
• [Publications] 永津 俊治: "ビオプテリンの分子生物学" ビタミン. 66. 661-666 (1992)
• [Publications] 永津 俊治: "ヒト・カテコールアミン生合成酸素の遺伝子 ーその構造、発現機構、病態との関連ー" 薬物・精神・行動. 12. 223-228 (1992)
• [Publications] T.Nagatsu: "Frontiers and New Horizons in Amino Acid Research" Elsevier Science Publishers B.V., 705 (1992)
• [Publications] T.Nagatsu: "Contoversies in the Treatment of Parkinson' Disease" PMSI Japan, 64 (1992)
• [Publications] T.Nagatsu: "Stress:Neuroendocrine and Molecular Approaches" Gordon and Beach Science, 1044 (1992)
• [Publications] H.Ichinose: "Advances in Tryptophan Research" Fujita HEalth University Press, 458 (1992)
• [Publications] T.Nagatsu: "Proceedings of the 1st International Congress on Vitamines and Cofactors in Life Science" Center for Academic Publications Japan, 606 (1992)