哺乳動物cyclic ADP-ribose合成酵素の精製

1993 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 05770094
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 高沢 伸 東北大学, 医学部, 講師 (50187944)
• Keywords: cyclic ADP-ribose / second messenger / Ca^<2+>mobilization / pancreatic islet beta-cells / insulin secretion / CD38 / ADP-ribosyl cyclase / cyclic ADP-ribose hydrolase

Research Abstract

本研究計画の目的は、最近高沢らが膵ランゲルハンス島beta細胞で見いだした新しい細胞内情報伝達物質であるcyclic ADP-riboseの生合成機構を解明するためにcyclic ADP-ribose合成酵素(ADP-ribosyl cyclase)を分離・精製し、その性質を明かにすることである。具体的には、(1)まず、cyclic ADP-ribose合成酵素活性の強いアメフラシ卵精巣よりcyclic ADP-ribose合成酵素を分離・精製する。(2)次に、精製アメフラシcyclic ADP-ribose合成酵素の性質を参考にラットランゲルハンス島,肝臓などから哺乳動物cyclic ADP-ribose合成酵素を分離・精製する。これにより哺乳動物cyclic ADP-ribose合成酵素の実体が初めて明かにされる。平成5年度の研究は、当初の計画以上に進行し、以下のとうり期待された成果が得られた。
1.アメフラシ卵精巣抽出物を遠心分画法、イオン交換,ゲルろ過クロマトグラフィー,HPLCなどで分画し、各画分を高沢らが確立したニコチン酸アミドの遊離とcyclic ADP-riboseの精製を指標にしたcyclic ADP-ribose合成酵素活性測定法で測定しアメフラシcyclic ADP-ribose合成酵素を分離・精製した。
2.ラット膵ランゲルハンス島,肝臓などの抽出物を1.での経験をもとに遠心分画法,カラムクロマトグラフィー,HPLCなどを組み合せて分画し、哺乳動物cyclic ADP-ribose合成酵素を分離・精製を行った。
3.2.の結果からCD38が哺乳動物cyclic ADP-ribose合成酵素である可能性が考えられたのでPCR法によりヒトCD38のcDNAを分離して発現ベクターに組み込みCOS-7細胞で発現させたところ、ヒトCD38蛋白がcADPR合成酵素活性を有することが示され、CD38が高等動物のcADPR合成酵素であることが初めて明らかとなった。また、CD38にはcADPR分解酵素活性があることも明かにした。

Research Products

• [Publications] Shin Takasawa: "Cyclic ADP-ribose in insulin secretion from pancreatic beta 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 beta 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 beta-cells" Diabetes. 42. 76A-76A (1993)
• [Publications] Tsukasa Sasaki: "Cyclic ADP-ribose,a candidate for a nobelCa^<2+>mobilizing second messenger,induced Ca^<2+>-dependent current responses in airway submucosal gland 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] Akira Tohgo: "Structural determination and characterization of a 40 kDa protein isolated from rat40 S ribosomal subunit" FEBS Letters. (in press). (1994)
• [Publications] Takuo Watanabe: "Pancreatic beta-cell replication and amelioration of surgical diabetes by reg protein" Proceedings of National Academy of Sciences U.S.A.(in press). (1994)
• [Publications] 高沢 伸: "膵beta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] 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beta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beta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beta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] Shin Takasawa: "Frontiers in Insulin Secretion and Pancreatic B-Cell Research" Peter R.Flatt and Sigurd Lenzen, 850 (1994)