神経特異遺伝子の転写制御と薬物による調節-神経分化と記憶に関与する新しい転写因子

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 08670109
• Research Institution: NIIGATA UNIVERSITY
• Principal Investigator: 樋口 宗史 新潟大学, 医学部, 教授 (30150337)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 三木 直正 大阪大学, 医学部, 教授 (40094445)
• Keywords: Neuropeptide Y / enkephalin A / calmodulin / NGF / depolarization / differentiation / NDF1 / transcription factor

Research Abstract

本研究では、交感神経のCotransmitterであり、中枢神経に最も豊富にかつ特異的に発現するNPY遺伝子を用いて、シナプス可塑性における神経ペプチド遺伝子の転写活性化の制御機構の解明と、その転写制御因子の同定を、分子生物学的・薬理学的手法を用いて行った。
現在、NPY及びENK神経ペプチド遺伝子プロモーター上のNGF反応エレメント(NGFRE)やCa/calmodulin-dependent kinase反応エレメント(CaRE)を同定している。これらのエレメントを含んだCATベクターやDNAアフィニティーカラムを準備し、転写実験や因子の精製に用いた。また、Southwestern法によって、神経細胞cDNAライブラリーから転写制御因子のクローニングを行った。シナプス可塑性に関わる、神経ペプチド遺伝子の発現増加がこれらの特異的反応エレメントを介した転写活性の増加である事と、それに関与する転写制御因子誘導について興味あるデータが得られている。
平成8年度は、NPY遺伝子のNGFREに結合する種々の転写因子のうち、どの転写制御因子がNGFによる細胞内情報伝達を伝えているのかを、CATベクターを用いた培養神経細胞での発現実験で解析した。NGFRE結合蛋白質として26kDaのカプサイシン結合核蛋白質のNDF1をクローニングした。このクローニングした転写制御因子NDF1の発現実験から、NDF1は交感神経への分化抑制に関与している事を見出した。この因子の活性はカプサイシン等の神経作動薬の調節を受けると思われるので、その薬物の作用メカニズムも明らかにしようと試みている。
平成9年度は、これら転写因子の脳内分布を調べる実験を行った。個体発生や胎生時期の発現をInsitu hybridizationで行った。その結果、26kDaNDF1 mRNAは成熟動物の中枢および末梢神経系で細胞選択的に広範に存在することを見いだした。これに反して、胎生18日ラット胎児では、中枢神経系、副腎以外にも骨髄、肝臓、腎臓に強く発現する事を見出した。このことはNDF1が神経外組織での細胞分化にも作用を有することを示唆する。
今後、種々の組織特異的な細胞の培養を行い、NDF1の遺伝子導入することで神経分化や他の臓器細胞の分化に対する転写抑制因子NDF1の機能を調べたい。また、NDF1を含む、新しい転写調節因子が神経分化や神経作動薬の作用点であることを分子生物学的手法で詳細に解明することを考えている。

Research Products

• [Publications] H.Higuchi: "Ca^<2+>/calmodulin-dependent transcriptional activation of neuropeptide Y gene induced by mambrane depolarization." J.Neurochemistry. 66. 1802-1809 (1996)
• [Publications] J.Kamegai: "Growth homone receptor gene is expressed in neuropeptide Y neurons in hypothalamic arcuate nucleusof rats." Endocrinology. 137. 2109-2112 (1996)
• [Publications] N.Takei: "BDNF increases the expression of neuropeptideY mRNA and promotes differentiation/maturation of neuropeptide Y-positive cultured cortical neurons." Mol.Brain Res.37. 283-289 (1996)
• [Publications] C.-H.Kim: "Neuron-specific expression of a chiken gicerin cDNA in transient transgenic Zebrafish." Neurochem.Res.21. 231-237 (1996)
• [Publications] Y.Ding: "Characterization of a nuclear factor that enhances DNA binding activity of ssCRE-BP/pur α,a single-stranded DNA binding protein." Neurochem.Int.31. 45-54 (1997)
• [Publications] H.Tanaka: "Analysis of the T βγ-binding domain ofMEKA/phosducin." Neurochem.Int.31. 625-634 (1997)
• [Publications] 樋口宗史: "「分子生物学的接近」生物学的精神医学シリーズ第11巻「薬物依存と脳障害」" 学会出版センター, 16 (1996)
• [Publications] 樋口宗史: "「神経細胞核への情報伝達と神経遺伝子発現」生物学的精神医学シリーズ第14巻「脳シグナルカスケードと精神疾患」" 学会出版センター, 23 (1997)