ATP依存性に蓄積された膵β細胞小胞体CaのサイクリックADPリボースによる放出

1993 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 05259202
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 岡本 宏 東北大学, 医学部, 教授 (60025632)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 那谷 耕司 東北大学, 医学部, 助手 (90202233) ; 高沢 伸 東北大学, 医学部, 講師 (50187944) ; 米倉 秀人 東北大学, 医学部, 講師 (80240373)
• Keywords: cyclic ADP-ribose / second messenger / Ca^<2+> mobilization / pancreatic islet β-cells / insulin secretion / CD38 / ADP-ribosyl cyclase / cyclic ADP-ribose hydrolase

Research Abstract

本研究の目的は、インスリン産生膵ランゲルハンス島β細胞の小胞体にATP依存性に蓄積されたCa^<2+>の放出機構を解明し、インスリン分泌という生理的に極めて重要な現象の中心問題を明かにすることである。膵ランゲルハンス島β細胞はグルコースに応答してインスリンを分泌して血液中のグルコース濃度を一定のレベルに保つ役割を果している。このグルコースに応答したインスリン分泌はATP依存性に蓄積された小胞体Ca^<2+>の放出が引金になるが、その機構は永らく不明であった。最近になり申請者らは膵ランゲルハンス島β細胞においてグルコースに応答してcyclic ADP-riboseという新しい環状物質がNADから作られ、このcyclic ADP-riboseがATP依存性に蓄積された小胞体Ca^<2+>放出のセカンドメッセンジャーであることを明らかにした。本研究では小胞体上に存在すると考えられるcyclic ADP-ribose受容体の実体を明かにし、cyclic ADP-riboseによるATP依存性に蓄積された小胞体Ca^<2+>放出のメカニズムを解明することである。
平成5年度の研究は、当初の計画に準じて進行し、以下のとうり期待された成果が得られた。
1.cADP-ribose合成酵素(ADP-ribosyl cyclase)をアメフラシ(Aplysia kurodai)卵精巣より遠心分画法、イオン交換カラムクロマトグラフィー、ゲルろ過クロマトグラフィーなどを用いて精製した。
2.1.で調製した酵素を放射性標識NADまたは非標識NADと反応させ、反応産物中のcyclic ADP-riboseを高速液体クロマトグラフィーで分離し、放射性標識cyclic ADP-ribose及び非標識cyclic ADP-riboseを調製した。
3.ラット膵ランゲルハンス島、小脳、肝臓などで2.で調製した放射性標識cyclic ADP-riboseと非標識cyclic ADP-riboseを用いた競合法で放射性標識cyclic ADP-riboseの結合を指標にcyclic ADP-ribose受容体の分離・精製を試みた。
4.3.の過程で新たにcADP-ribose分解活性を有する分子としてCD38を同定した。

Research Products

• [Publications] Shin Takasawa: "Cyclic ADP-ribose in insulin secretion from pancreatic β cells" Science. 259. 370-373 (1993)
• [Publications] Shin Takasawa: "Synthesis and hydrolysis of cyclic ADP-ribose by human leukocyte antigen CD38 and inhibition of the hydrolysis by ATP" Journal of Biological Chemistry. 268. 26052-26054 (1993)
• [Publications] Shin Takasawa: "Cyclic ADP-ribose in β cells" Science. 262. 585-585 (1993)
• [Publications] Hiroshi Okamoto: "ADP-ribosyl cyclase that synthesizes cyclic ADP-ribose,a second messenger for Ca^<2+>mobilization in β-cells" Diabetes. 42. 76A-76A (1993)
• [Publications] Tsukasa Sasaki: "Cyclic ADP-ribose,a candidate for a novelCa^<2+>-mobilizing second messenger,induced Ca^<2+>-dependent curent responses in airway submucosalgland cells" American Review of Respiratory Disease. 147. A936-A936 (1993)
• [Publications] Shao-Ying Hua: "Cyclic ADP-ribose modulates Ca^<2+>-release channels for activation by physiological Ca^<2+> entry in bullfrog sympathetic neurons" Neuron. (in press). (1994)
• [Publications] Michiaki Unno: "Structure,Chromosomal Localization,and Expression of Mouse reg Genes,reg I and reg II:A novel type of reg gene,reg II,exists in the mouse genome" Journal of Biological Chemistry. 268. 15974-15982 (1993)
• [Publications] Koji Nata: "Structure determination and evolution of the chicken cDNA and gene encoding prepropancreatic polypeptide" Gene. 130. 183-189 (1993)
• [Publications] Kazuhiro Kohri: "Cloning and structural determination of human peptide YY cDNA and gene" Biochimica et Biophysica Acta. 1173. 345-349 (1993)
• [Publications] Yoshitake Satomura: "The Immunohistochemical Evaluation of PSP/reg-Protein in Normal and Diseased Human Pancreatic Tissues" International Journal of Pancreatology. 13. 59-67 (1993)
• [Publications] Hiroshi Okamoto: "B-cell regeneration:the role of the reg gene" Ist International Meeting of the Pancreatic Islet Study group Abstract. 111-111 (1993)
• [Publications] Noriko Kimura: "Multiple-hormone gene expression in ganglioneuroblastoma with watery diarrhea,hypokalemia and achlorhydria syndrome" Cancer. 71. 2841-2846 (1993)
• [Publications] Birgitte S.Wulff: "Efficient amidation of C-peptide deleted NPY precursors by non-endocrine cells is affected by the presence of Lys-Arg at the C-terminus" Molecular and Cellular Endocrinology. 91. 135-141 (1993)
• [Publications] Shigeki Moriizumi: "Isolation,structural determination and expression of a novel reg gene,human regI β" Biochimica et Biophysica Acta. 1217. 199-202 (1994)
• [Publications] Akira Tohgo: "Structural determination and characterization of a 40 kDa protein isolated from rat 40 S ribosomal subunit" FEBS Letters. (in press). (1994)
• [Publications] Takuo Watanabe: "Pancreatic β-cell replication and amelioration of surgical diabetes by reg protein" Proceedings of National Academy of Sciences U.S.A.(in press). (1994)
• [Publications] Yoshihisa Suzuki: "Structure and expression of a novel rat reg III gene" Gene. (in press). (1994)
• [Publications] 高沢伸: "膵β細胞機能発現の新しい細胞内情報伝達物質cyclic ADP-ribose" 糖尿病. 36. 139-139 (1993)
• [Publications] 岡本宏: "Cyclic ADP-riboseをセカンドメッセンジャーとする新しい細胞内情報伝達系" 日本内分泌学会雑誌. 69. 168-168 (1993)
• [Publications] 岡本宏: "膵β細胞破壊と防止についての岡本モデルとその展開" 糖尿病. 37. 99-102 (1994)
• [Publications] 高沢伸: "ヒトcyclic ADP-ribose合成系とその調節" 生化学. 65. 1089-1089 (1993)
• [Publications] 高沢伸: "膵β細胞の新しいセカンドメッセンジャーcyclic ADP-ribose" 分子糖尿病学. 4. 1-6 (1993)
• [Publications] 高沢伸: "膵β細胞機能発現の新しい細胞内情報伝達物質cyclic ADP-ribose" 糖尿病記録号. 36. 247-251 (1994)
• [Publications] 那谷耕司: "ADP-ribosyl cyclase cDNA・遺伝子の構造と発現" 生化学. 65. 1088-1088 (1993)
• [Publications] 那谷耕司: "Aplysia ADP-ribosyl cyclase遺伝子構造" 生化学. 65. 1232-1232 (1993)
• [Publications] 東郷暁: "膵β細胞のセカンドメッセンジャー“cyclic ADP-ribose"の合成系とその調節機構" 糖尿病. (in press). (1994)
• [Publications] 森泉茂樹: "膵の再生とreg遺伝子ファミリー" 医学の歩み. 別冊. 135-138 (1993)
• [Publications] 海野倫明: "ラット膵切除後・実験膵炎時に発現する新しいreg遺伝子について" 日本外科学会誌,総会号. 17. 152-152 (1993)
• [Publications] 森泉茂樹: "reg遺伝子ファミリーの構造と機能" 糖尿病. 36. 160-160 (1993)
• [Publications] 那谷耕司: "ヒトPeptide YY cDNAと遺伝子の単離と構造決定" 糖尿病. 36. 332-332 (1993)
• [Publications] 森泉茂樹: "reg遺伝子ファミリーに属する新しいヒト遺伝子(Human regIβ)の分離と染色体マッピング" 膵臓-日本膵臓学会誌(J.Jpn.Panc.Soc.). 18. 308-308 (1993)
• [Publications] 森泉茂樹: "新しいヒト遺伝子の単離-ヒトreg遺伝子ファミリーの構造・発現・染色体座位" 生化学. 65. 1232-1232 (1993)
• [Publications] 加藤一郎: "ヒトVasoactive Intestinal Peptide(VIP)遺伝子を膵ランゲルハンス島β細胞内で過剰発現するトランスジェニックマウスの作製" 生化学. 65. 812-812 (1993)
• [Publications] 渡辺琢夫: "reg蛋白の膵ランゲルハンス島β細胞増殖作用" 生化学. 65. 1082-1082 (1993)
• [Publications] 宮下曜: "ラットreg遺伝子の構造と発現調節機構" 生化学. 65. 1082-1082 (1993)
• [Publications] 森泉茂樹: "新しい増殖因子“regファミリー"に属する二つのヒト遺伝子(regIα・regIβ)の構造・発現・染色体座位" 生化学. 65. 1082-1082 (1993)
• [Publications] 加藤一郎: "膵ランゲルハンス島β細胞でVIP遺伝子を過剰発現するトランスジェニックマウスの作製と導入遺伝子による血糖降下作用" 分子糖尿病学. (印刷中). (1994)
• [Publications] Shin Takasawa: "Frontiers in Insulin Secretion and Pancreatic B-Cell Research" Peter R.Flatt and Sigurd Lenzen, 850 (1994)
• [Publications] Hideto Yonekura: "Frontiers in Insulin Secretion and Pancreatic B-Cell Research" Peter R.Flatt and Sigurd Lenzen, 850 (1994)