2003 Fiscal Year Annual Research Report
グルタメイトシグナルを介したミトコンドリア遺伝子発現の新規制御メカニズム
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14572085
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| Research Institution | SETSUNAN UNIVERSITY |
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Principal Investigator |
荻田 喜代一 摂南大学, 薬学部, 助教授 (90169219)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
米田 幸雄 金沢大学, 大学院・自然科学研究科, 教授 (50094454)
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| Keywords | グルタメイト / カイニン酸 / 転写因子 / アクチベータープロティン-1 / ミトコンドリア / ゲルシフト法 / 海馬 / DNA |
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| Research Abstract |
ddY系雄性マウスにKA(30mg/kg)を腹腔内投与し、一定時間経過後に海馬および大脳皮質から細胞核抽出液およびミトコンドリア抽出液を調製した。ゲル移動度シフト法によりそれぞれのAP-1DNA結合能を解析したところ、KA投与はいずれの部位でも細胞核抽出液およびミトコンドリア抽出液中のAP-1DNA結合を著しく増強させることが判明した。AP-1DNA結合能はKA投与後1時間で有意に増強し、その増強は3日後まで持続した。また、スーパーシフト法およびウエスタンブロット法により、本結合増強に関与するAP-1結合蛋白質はc-FosおよびFos-Bであることが判明した。さらに、KA投与動物で発現したc-Fos蛋白は細胞核内ばかりでなくミトコンドリアのマトリクス内にも存在することが免疫電子顕微鏡法により明らかとなった。次に、ミトコンドリアDNA(mtDNA)へのAP-1の結合について解析を進めた。mtDNAの転写調節部位と考えられる非翻訳領域についてAP-1認識配列を検索したところ、10箇所にAP-1類似配列(MT-1〜MT-9と命名)が見出された。これらの類似配列の中で、MT-9がAP-1結合に対して最も著明な拮抗作用を示した。また、放射性MT-9プローブを用いたゲル移動度シフト法は、KA投与動物から得られたミトコンドリア抽出液中にMT-9結合蛋白質が存在すること、およびそのMT-9結合蛋白質がAP-1構成蛋白質であるc-Fos、Fos-B、c-Jun、Jun-BおよびJun-Dにより構成されることを示した。さらに、ゲノム免疫沈降法によりc-Fos蛋白質がmtDNAに結合することも確認された。
以上の結果より、カイニン酸シグナルにより発現した転写因子AP-1は細胞核のみならずミトコンドリア内にも移行し、mtDNAの転写調節領域に結合することが明らかとなった。これらの事実は、グルタミン酸シグナルがmtDNAの転写に影響を与えることによりミトコンドリア機能変化を起こす可能性を推察されるものである。
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[Publications] Nobuyuki Kuramoto et al.: "Modulation of DNA binding of nuclear transcription factors with leucine-zipper motifs by particular endogenous polyamines in murine central and peripheral tissues."Brain Res.. 467. 170-180 (2003)
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[Publications] Kiyokazu Ogita et al.: "In Vivo Neuroprotective Role of NMDA Receptors against Kainate-Induced Excitotoxicity in Murine Hippocampal Pyramidal Neurons."J.Neurochem. 85. 1336-1346 (2003)
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[Publications] Nobuyuki Kuramoto et al.: "A possible novel mechanism underlying temperature-dependent uptake of [^3H]spermidine in nuclear fractions of murine brain."Brain Res.. 981. 78-84 (2003)
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[Publications] Keiji Inoue et al.: "Fos-B expression is required for polyamine-induced increase in nuclear activator protein-1 DNA binding in discrete structures of murine brain."J.Neurosci.Res.. 74. 199-209 (2003)
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[Publications] Kiyokazu Ogita et al.: "The transcription factor activator protein-1 expressed by kainate treatment can bind to the non-coding region of mitochondrial genome in murine hippocampus."J.Neurosci.Res.. 73. 794-802 (2003)
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[Publications] Keij Inoue: "Possible correlation between abilities of a variety of polyamines to increase activator protein-1 DNA binding and to inhibit [^3H]spermidine transport in nuclear fractions of murine brain."Brain Res.. 987. 126-130 (2003)
