GTP結合蛋白質の活性を制御する細胞内因子の検索

1992 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 04454600
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 堅田 利明 東京工業大学, 生命理工学部, 教授 (10088859)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 仁科 博史 東京工業大学, 生命理工学部, 助手 (60212122) ; 高橋 勝宣 東京工業大学, 生命理工学部, 助手 (40183850)
• Keywords: GTP結合タンパク質 / 百日咳毒素 / コレラ毒素 / ADPリボシル化 / 細胞膜受容体

Research Abstract

種々の細胞膜受容体刺激の情報は、αβγサブユニットからなるGTP結合蛋白質(G蛋白質)を介して細胞内へと伝達されるが、それぞれの情報がどのような機構でその情報経路の選択性を発現しているかについては不明の点が多い。G蛋白質はコレラ毒素や百日咳毒素によりADP-リボシル化されその機能が様々に修飾されるので、情報伝達機構を研究する上で有用なツールとして利用できる。本研究では、G蛋白質を構成するサブユニットの多様性と細菌毒素によるG蛋白質のADP-リボシル化反応を制御する機構を解析し、以下の知見を得た。
1.ウシ大脳細胞膜画分には、百日咳毒素によってADPリボシル化されるαサブユニット(41〜39KDa)を含む3量体G蛋白質が少なくても5種類存在した。それら5種のαサブユニットは、特異抗体との反応性やアミノ酸の部分配列の解析から、α_<i-1>,α_<i-2>,α_<i-3>,α_<o-1>及びα_<o-2>のcDNAによってコードされる産物であると同定された。また、G蛋白質を構成するβ(36/35kDa)およびγ(7〜9kDa)サブユニットにも分子多様性があり、種々のG蛋白質間で同一ではないことが明らかにされた。これらα、βγと受容体あるいは効果器系との相互作用を種々の再構成実験系を用いて検討した結果、受容体の種類によって効率よく共役するG蛋白質のサブファミリーが異なる可能性が示唆された。 2.百日咳毒素基質のG蛋白質は共役する受容体がアゴニストで刺激されると、コレラ毒素によってもADPリボツル化され得ることが見い出された。 3.百日咳毒素によるG蛋白質のADPーリボシル化を抑制する細胞内因子をウシ脳細胞質に見い出し、この因子を部分精製してその特性を検討した結果、本因子はリン脂質小胞に再構成したG蛋白質のGTP水解反応を活性化した。すなわち、本因子はG蛋白質と相互作用し、受容体→G蛋白質→効果器への情報伝達経路を制抑する可能性が示唆された。

Research Products

• [Publications] Yoshinori Takei,Hiroshi Kurosu,Katsunobu Takahashi,& Toshiaki Katada: "A GTPーbinding protein in rat liver nuclei serving as the specific substrte of pertussis toxinーcatalyzed ADPーribosylation" Journal of Biological Chemistry. 267. 5058-5089 (1992)
• [Publications] Iiri Taroh,Yoshiharu Ohoka,Michi Ui,& Toshiaki Katada: "Modification of the function of pertussis toxin substrate GTPーbinding protein by cholera toxinーcatalyzed ADPーribosylation" Journal of Biological Chemistry. 267. 1020-1026 (1992)
• [Publications] Hirohiko Tadenuma,Katsunobu Takahashi,Kazuyosi Chiba,Motonori Hosi,& Toshiaki Katada: "Properties of 1ーmethyladenine receptors in starfish oocyte membranes:Involvement of pertussis toxinーsensitive GTPーbinding protein in the receptorーmediated signal transduction" Biochemical and Biophysical Research Communications. 186. 114-121 (1992)
• [Publications] Hideko Yamamoto,Urara Tomita,Masahiko Mikuni,Ichiroh Kobayasi,Ariyuki Kagaya,Toshiaki Katada,Michio Ui,&Kiyohisa Takahashi: "Direct activation of purified G_o-type GTP binding protein by tricyclic antidepressants" Neuroscience Letters. 139. 194-196 (1992)
• [Publications] Kenji Kontani,Katsunobu Takahashi,Astushi Inanobe,Michi Ui,& Toshiaki Katada: "Molecular heterogeneity of the betaγ-subunits of GTP-binding proteins in bovine brain membranes" Archives of Biochemistry and Biophysics. 294. 527-533 (1992)
• [Publications] Toshiaki Katada,Yoshiharu Ohoka,Urara Tomita,Taroh Iiri,Hiroshi Nishina,&Katsunobu Takahashi (eds.Hiroshi Yosida&Michi Ui): "Neurotransmitter Receptors and Intracellular Signaling" Excerpta Medica (Amsterdam), 91 (1992)
• [Publications] Toshiaki Katada,Yoshiharu Ohoka,Katsunobu Takahashi,& Taroh Iiri (eds.Hisakazu Yasuda,& Hideaki Kawaguchi): "New Aspects in the treatment of Failing Heart" Springer-Verlag (Berlin), 241 (1992)