ガングリオシドの合成系路、発現の改変による神経細胞の分化誘導

1996 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07670159
• Research Institution: The Institute of Physical and Chemical Research (RIKEN)
• Principal Investigator: 小島 直也 理化学研究所, 糖遺伝情報研究チーム, フロンティア研究員 (30183338)
• Keywords: ガングリオシド / 糖転移酵素遺伝子 / 神経芽腫瘍細胞 / テトラサイクリン / 分子生物学

Research Abstract

マウス神経芽腫瘍細胞Neuro2a細胞にGD3合成酵素遺伝子を導入すると細胞表面にそれまで発現していなかった糖鎖(GD3,GQ1b)が発現するように変化し、それに伴って細胞の形態も変化することを示してきた。これら糖鎖の発現と細胞の形態の変化との関連を明らかにするために、本研究においては糖転移酵素遺伝子発現および糖鎖の発現の制御可能な系のもとで糖鎖の変化と細胞の形態変化を経時的にとらえることを目的とした。まず遺伝子発現の制御可能な系の確立した。その結果としてテトラサイクリンを用いる系がすぐれていることが判明した。この系ではテトラサイクリン存在下では遺伝子の発現が抑制されているが、テトラサイクリンを培養液中から取り除くことにより遺伝子の転写が開始される。この系のもとでをNeuro2a細胞中に制御可能な状態でGD3合成酵素遺伝子を導入し遺伝子を発現可能な状態にすると、GD3合成酵素遺伝子の発現そのものは4時間で最大になりその後この発現レベルを維持する。一方GD3の発現は遺伝子の発現より遅れ12時間後より細胞表面に出現し、3日目に最大になりその後減少するという一過性の発現パターンを示した。またGQ1bの発現はGD3よりさらに遅れて発現し始め、10日後に最大に達しその後20日目まで発現量を維持した。この結果は一つの糖転移酵素遺伝子の発現で異なる2つの糖鎖が異なる様式で発現をすることを示しており、糖鎖の発現が糖転移酵素遺伝子の発現にのみ依存しているわけではないことを示していて興味深い。細胞の形態変化は遺伝子の発現後10日後より顕著に始まり20日目まで増加した。そこでGD3合成酵素遺伝子を発現可能な状態にした後4時間、3日、10日、20日目の細胞よりmRNAを調製しディファレンシアルディスプレー法で発現が変化する遺伝子を検索した。その結果少なくとも数種類の遺伝子の発現量がGD3合成酵素遺伝子の発現並びに糖鎖の発現に応じて経時的に増加することを見いだした。現在これらの遺伝子について解析を進めている。

Research Products

• [Publications] Kono,M.: "Molecular cloning and expression of a fifth-type of α2,8-sialyltransferase" J.BIol.Chem.271. 29366-29371 (1996)
• [Publications] Kojima,N.: "Biosynthesis and Expression of Polysialic Acid on the Neural Cell Adhesion" J.BIol.Chem.271. 22058-22062 (1996)
• [Publications] Kojima,N.: "Characterization of mouse ST8Sia II (STX) as a neural cell adhesion molecule-" J.BIol.Chem.271. 19457-19463 (1996)
• [Publications] Hitoshi,S.: "Expression of the β-galactoside α1,2-fucosyltransferase gene suppresses axonal" J.Neurochem. 66. 1633-1640 (1996)
• [Publications] Hong Liu: "遺伝子発現制御系を用いた糖鎖発現制御への新しい試み" 細胞工学. 15. 765-773 (1996)