神経伝達物質の起源はペプチドである

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09874181
• Research Institution: Fukuoka Women's University
• Principal Investigator: 小泉 修 福岡女子大学, 人間環境学部, 教授 (50094777)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 美濃部 純子 福岡女子大学, 人間環境学部, 助手 (80190718)
• Keywords: 散在神経系 / ヒドラ / 神経伝達物質 / ペプチド / アセチルコリン / モノアミン / 神経生物学 / 進化

Research Abstract

1。ヒドラの散在神経系における神経伝達物質としてのペプチドの役割:ヒドラのペプチド性シグナル分子の大規模スクリーニングのプロジェクトの進行により、数種の神経ペブチドを同定した。
(1)まず、C末にGLWamideの共通配列を持つ7種のメンバーよりなるLWaペプチドファミリーが同定された。これは、ヒドラの括約筋、イソギンチャクの括約筋の収縮を引き起こし、神経細胞に局在する神経ペブチドであることが判明した。(2)Hym176と呼ぶペプチドで、ヒドラの内胚葉の筋肉の収縮を引き起こし、神経細胞に局在する。更に、このペプチドの前駆蛋白のmRNAの全長をクローニングした。その結果、前駆蛋白の中に、たった1つのHym176ペプチドが含まれていた。このペプチドについては、遺伝子・分子・機能・局在まで全て明らかになり、ヒドラの散在神経系におけるペプチドの役割を実証した例と言える。(3)Hym355と呼ぶペプチドは、ヒドラの神経細胞の分化を促進する、神経発生的な活性を持っていた。このペプチドも神経細胞に局在していた。ヒドラの散在神経系の場合、発生活性物質が神経ペプチドとして、機能していることが判明した。
2。ヒドラの散在神経系における古典的伝達物質の存在・機能についての検討:動物界で最も原始的な神経系を持つ、ヒドラの散在神経系の神経活性物質の検索を行った。その結果、コリン類・アミン類のいわゆる古典的伝達物質については、抗体染色・ラジオイムノアッセイ・合成酵素の活性測定・HPLCによる物質同定・薬理学的検定・古典的な様々な染色法(アミン類の蛍光法)などの検討をしたところ、全て陰性の結果であった。
また、広島大学の宗岡(元)教授との共同研究により、軟体動物のイガイの筋肉系を生物検定系として、ヒドラの各分画を調べたところ、アセチルコリン様活性もセロトニン様活性も観察することが出来なかった。更に、同じ腔腸動物のイソギンチャクの体壁筋と牽引筋と触手筋について、代表的な古典的伝達物質の効果を検査してみると、どれも、活性を示さなかった。今の所、それらの筋肉に収縮活性を持つのは、我々がヒドラから単離したC末端にGLWamideを共通に持つ7種のメンバーからなるペプチド・ファミリーのみである。
上記のように、ヒドラの神経網においてアセチルコリン・アドレナリン・ノルアドレナリン・セロトニン等の古典的伝達物質が機能している事を示す証拠は得られなかった。そして、ヒドラでは、神経ペブチドが神経伝達物質として機能している言う証拠は、その前駆蛋白質の遺伝子解析も含め全てのレベルで揺るぎないものになった。この結果、我々は、ますます、「神経伝達物質の起源はペプチドである」との考えを強くした。

Research Products

• [Publications] T.Takahashi: "Systematic isolation of peptide sigual molecules regulaling development in hydra:LWamide and pw families" Proc.Natl.Acad.Scl.USA. 94. 1241-1246 (1997)
• [Publications] T.Takahashi: "structure-activity relation of LWamide peptides syuthesized with a multipeptide syuthesizer" Peptide chemistry. 1997. 193-196 (1997)
• [Publications] H.Amano: "Morphogenesis of hematoyst,Atnehous isorhi29,in Hydra observed with a monoclonal antibody." Dev.Genes Evol. 207(6). 413-416 (1997)
• [Publications] 小早川 義尚: "腔腸動物の組織不適合性と細胞性 防御" 「動物の血液細胞と生体防御」(和合編,葉把出版). 21-40 (1997)
• [Publications] S.Yum: "A novel peptide,Hym176,induces contraction of the ectodermal muscle in hydra" Biochem.Biophys.Research.Communi.248. 584-590 (1998)
• [Publications] T.Takahashi: "Idenfification of a new member of the LWamide peptide family:Physidogical activity and cellular localization in Cuidarian polyps" Biol.Bull.(In Press). (199)
• [Publications] 小泉 修: "単純なヒドラの散在神経系の多様な再生" 脳の科学. 20(11). 1213-1218 (1998)
• [Publications] M.Inoue: "Localization of the neuropeptide NG IWY-amide in holothurian nervous system and the effects on muscular contraction" Proc.Royal.Soc.London B. (In Press). (1999)