環状ADPリボース合成酵素遺伝子欠失による糖尿病モデルの開発

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 08557009
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 加藤 一郎 東北大学, 医学部, 助手 (50250741)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 那谷 耕司 東北大学, 医学部, 助手 (90202233)
• Keywords: 環状ADPリボース / 糖尿病 / ノックアウトマウス / セカンドメッセンジャー / インスリン / グルコース / 膵β細胞 / 糖負荷試験

Research Abstract

日本人において多く見られるII型糖尿病のモデル動物の確立は急務である。インスリン分泌のセカンドメッセンジャーである環状ADPリボースを合成する酵素のノックアウトマウスはII型糖尿病モデル動物に成り得ることが考えられるので、遺伝子標的法を用いて、マウス環状ADPリボース合成酵素遺伝子をノックアウトしたマウスを作製した。また、逆に環状ADPリボース合成酵素遺伝子導入による糖尿病治療の可能性について検討するため、遺伝的に糖尿病を発症する糖尿病モデルマウスにヒトの環状ADPリボース合成酵素遺伝子を導入する実験を行った。
A)環状ADPリボース合成酵素遺伝子ノックアウトマウスの解析
(1)通常の相同組換えおよびCre-loxPによる遺伝子欠失法を用いて全身でCD38遺伝子のエキソン1をホモに欠損するKOマウスを作製した。
(2)CD38の酵素活性の指標である環状ADPリボース合成酵素活性と環状ADPリボース水解酵素活性はともにKOマウスラ島では検出限界以下でありCD38遺伝子のノックアウトが確認された。
(3)両マウスより膵ラ島を分離培養し、CD38酵素活性・グルコース刺激インスリン分泌を測定した。20-30mMグルコース刺激時インスリン分泌はKOマウスラ島で対照の50%以下に低下していた。従って、CD38-cADPR系はグルコース刺激インスリン分泌に重要な役割を果たしていることが明らかになった。
B)環状ADPリボース合成酵素遺伝子導入マウスと糖尿病モデルマウスの交配
環状ADPリボース合成酵素遺伝子導入が実際にin vivoで糖尿病状態を改善させうるかを明らかにするため、糖尿病モデルマウス(NODマウス)と既に確立されている環状ADPリボース合成酵素遺伝子導入トランスジェニックマウスを交配し、NODマウスの遺伝的backgroundに環状ADPリボース合成酵素遺伝子を導入したマウスを作製した。
今年度の研究計画は順調に進行し、研究目標は当初の計画通りに達成された。

Research Products

• [Publications] Fujimura, M.: "Attenuation of Nitric Oxide Synthase Induction in IRF-1-deficient Glial Cells." Brain Res.759. 247-250 (1997)
• [Publications] Kikuchi, Y.: "Transgenic Copper/Zinc-Superoxide Dismutase Ameliorates Caerulein-Induced Pancreatitis in Mice." Biochem.Biophys.Res.Commun.233. 177-181 (1997)
• [Publications] Noguchi, N.: "Cyclic ADP-ribose binds to FK506-binding protein 12.6 to release Ca from islet microsomes" J.Biol.Chem.272. 3133-3136 (1997)
• [Publications] Okamoto, H.: "Synthesis and hydrolysis of cyclic ADP-ribose by human leukocyte antigen CD38." Methods in Enzymol..280. 306-318 (1997)
• [Publications] Takamura, T.: "Transgenic Mice Overexpressing Type 2 Nitric Oxide Synthase in Pancreatic β cells Develop Insulin-Dependent Diabetes without Insulitis." J.Biol.Chem.273. 2493-2496 (1998)
• [Publications] Takasawa, S.: "Cyclic ADP-ribose and inositol 1,4,5-trisphosphate as alternate second messengers for intracellular Ca^<2+> mobilization in normal and diabetic β-cells." J.Biol.Chem.273. 2497-2500 (1998)
• [Publications] Koji Nata: "Human gene encoding CD38(ADP-ribosyl cyaclase/cyclic ADP-ribose hydrolase):organization,nucleotide sequences and alternative splicing." Gene. 186. 285-292 (1997)
• [Publications] Akira Tohgo: "Lysine 129 of CD38(ADP-ribosyl cyclase/cyclic ADP-ribose hydrolase)participates in the binding of ATP to inhibit the cyclic ADP-ribose hydrolase." Journal of Biological Chemistry. 272. 3879-3882 (1997)
• [Publications] Hiroshi Okamoto: "The CD38-cyclic ADP-ribose signalling system in insulin secretion:molecular basis and clinical implication." Diabetologia. 40. 1458-1491 (1997)
• [Publications] 海野倫明: "Reg遺伝子とその産物Reg蛋白質の構造と機能 -新しい糖尿病治療への展望を求めて-" 日本臨床. 55. 817-821 (1998)
• [Publications] 那谷耕司: "マウスReg I 遺伝子を過剰発現する膵β細胞の増殖能:トランスジェニックマウスを用いた解析" 糖尿病. 40. 209-209 (1997)
• [Publications] 東郷 暁: "ATPによる膵β細胞内cyclic ADP-ribose生成の調節機構の解明" 糖尿病. 40. 211-211 (1997)
• [Publications] 野口直哉: "膵β細胞のcyclic ADP-ribose感受性Ca2+チャンネルからのCa2+放出機構:FK506結合タンパク質の関与" 糖尿病. 40. 211-211 (1997)
• [Publications] 八木一夫: "NIDDMにおけるCD38遺伝子異常の検索と異変Arg140Trp-CD38の検討" 糖尿病. 40. 333-333 (1997)
• [Publications] 東郷 暁: "CD38(ADP-ribosyl cyclase/cyclic ADP-ribose hydrolase)のATPによる活性調節機構の解明" 生化学. 69. 638-638 (1997)
• [Publications] 野口直哉: "FK506結合蛋白質12.6を介するcyclic ADP-ribose感受性Ca^<2+>チャンネルからのCa^<2+>放出" 生化学. 69. 638-638 (1997)
• [Publications] 中沢哲也: "ヒトFK506-binding protein 12遺伝子の構造と染色体座位" 生化学. 69. 638-638 (1997)
• [Publications] 野口直哉: "FK506結合蛋白質のcyclic ADP-ribose結合活性とその生理的意義" 生化学. 69. 1319-1319 (1997)
• [Publications] 篁 俊成: "NO合成酵素(iNOS)を膵β細胞で常時発現するトランスジェニックマウス" 分子糖尿病学. 8(in press). (1998)
• [Publications] 秋山貴子: "IL-6とDexamethasoneによる膵β細胞のReg I遺伝子の発現誘導" 糖尿病. 41(in press). (1998)
• [Publications] 黒木実智雄: "膵ランゲルハンス島のリアノジン受容体型Ca2+チャンネルcDNAの単離と構造決定" 糖尿病. 41(in press). (1998)
• [Publications] 中沢哲也: "cyclic ADP-ribose結合蛋白質(FK506-binding protein)遺伝子の構造と染色体座位" 糖尿病. 41(in press). (1998)
• [Publications] 加藤一郎: "CD38ノックアウトマウスの作製と膵β細胞のグルコース刺激インスリン分泌の低下" 糖尿病. 41(in press). (1998)
• [Publications] Yagui, K.: "CD38 gene Arg140Trp mutation in Japanese subjects with NIDDM." Diabetes. 46. 174A (1997)
• [Publications] Yagui.K.: "A missense mutation in the CD38 gene,a novel factor for insulin secretion:Association with Japanese NIDDM subjects and evidence of abnormal function when expressed in vitro." Diabetologia. 40(in press). (1998)
• [Publications] Okamoto, H.: "Identification of cyclic ADP-ribose-binding protein in ryanodine receptor of islet microsomes." Diabetes. 46. 214A (1997)
• [Publications] Okamoto, H.: "Autoantibodies agaist CD38(ADP-ribosyl cyclase/cyclic ADP-ribose hydrolase)in diabetic patients." Diabetologia. 40. A108 (1997)