カテコールアミンニューロンの構築、機能、及び病態に関する分子遺伝学的研究

1993 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 03102004
• 研究機関: 藤田保健衛生大学
• 研究代表者: 永津 俊治 藤田保健衛生大学, 総合医科学研究所・神経化学, 教授 (40064802)
• 研究分担者: 小林 和人 藤田保健衛生大学, 総合医科学研究所・神経化学, 講師 (90211903) ; 一瀬 宏 藤田保健衛生大学, 総合医科学研究所・神経化学, 講師 (90192492)
• キーワード: カテコールアミン神経 / チロシン水酸化酵素 / 芳香族アミノ酸脱炭酸酵素 / ドーパミンbeta-水酸化酵素 / フェニルエタノールアミンN-メチル転移酵素 / 遺伝子発現 / 遺伝子標的法 / トランスジェニックマウス

研究概要

(1)チロシン水酸化酵素の調節機構
ヒトTHに存在する4種類のmRNAについて、パーキンソン病および精神分裂病における量的変化をRT-PCR法を用いて解析した。複数の類人猿のTH遺伝子を解析することによって、TH多型性の形成について進化的考察を行った。大腸菌のベクター系を用いて発現させた4種類のヒトTH isoformを精製し、酵素化学的性質を比較した。
(2)カテコールアミン合成酵素遺伝子の発現機構
ヒトAADC遺伝子に存在する2種類の選択的プロモーターの組織特異性について、トランスジェニックマウスを用いて解析した。2種類のプロモーターを含む7.0-kbの5′上流領域を用いた場合に、肝臓や腎臓を含む末梢臓器においてレポーター遺伝子の高頻度な発現が生ずることを明らかにした。
(3)トランスジェニックマウスを用いた神経機能の解析
カテコールアミンの特異性を遺伝的に変換したトランスジェニックマウス(DPN)において、交感神経からのアドレナリンの分泌によって標的臓器に存在するアドレナリン受容体のdown-regulationが誘導されることを見い出した。イムノトキシンを利用してトランスジェニックマウス中枢神経系の特定細胞を誘導的に破壊する新しい方法を開発した。この方法の適用によって、脳内ノルアドレナリンニューロンを選択的に欠損する動物モデルを作成した。
(4)精神神経疾患への分子生物学的アプローチ
ヒトTH遺伝子を導入したトランスジェニックマウスにおいて、THタンパク質量はコントロールに比較して明らかに増加しているが、in vivo microdialysis法を用いた解析から、生体内における酵素活性は何らかの補償機構によって調節されることが示唆された。遺伝子標的法によるTH遺伝子欠損動物の作成は、ES細胞における相同組み換え体の単離に成功し、germ lineへのtransmissionも確認され、順調に進行した。また、THの補酵素であるビオプテリンの合成に関与するGTP cyclohydrolase Iおよびsepiapterine reductaseをコードするcDNAおよび遺伝子を単離し、構造解析を行った。

研究成果

• [文献書誌] K.Kiuchi: "Regulatory mechanism of dopamine biosynthesis in the striatum of transgenic mice carrying human tyrosine hydroxylase gene" Neuroscience Letters. 151. 55-58 (1993)
• [文献書誌] T.Nomura: "Cloning and sequencing of cDNA encoding mouse GTP cyclohydrolase I" Biochemical and Biophysical Research Communications. 191. 523-527 (1993)
• [文献書誌] S.Morita: "The 5′-flanking region of human dopamine beta-hydroxylase gene promotes the neuron subtypespecific gene expression in the central nervous system of transgenic mice" Molecular Brain Research. 17. 239-244 (1993)
• [文献書誌] T.Nagatsu: "Enzymatic stimulation and enzymatic inhibition in Parkinson′s disease" Acta Neurologica Scandinavica. 87. 14-17 (1993)
• [文献書誌] D.Nakahara: "Normalization of throsine hydroxylase activity in vivo in the striatum of transgenic mice carrying human tyrosine hydroxylase gene:a microdialysis study" Neuroscience Letters. 158. 44-46 (1993)
• [文献書誌] H.Ichinose: "Increased heterogeneity of tyrosine hydroxylase in primates" Biochemical and Biophysical Research Communications. 195. 158-165 (1993)
• [文献書誌] R.Arai: "Evidence for localization of the transgece product within axon terminals in the dentate gyrus of transgenic mice expressing human phenylethanolamine N-methyltransferase.A light and electron microscopic immunocytochemical study" Brain Research. 621. 141-143 (1993)
• [文献書誌] A.Ota: "Distribution of beta1-and beta2-adrenoceptor subtypes in various mouse tissues" Neuroscience Letters. 160. 96-100 (1993)
• [文献書誌] A.Ota: "Nicotine-induced regulation of tyrosinchydroxylase acitivity in adrenal gland of transgenic mouse carrying human tyrosine hydroxylase gene" Neuroscience Letters. 166. 55-58 (1994)
• [文献書誌] R.Arai: "Protein products of the bacterial reporter genc are found within axon terminals in the brain of transgenic mice" Neuroscience Letters. (in press). (1994)
• [文献書誌] I.Nagatsu: "Expression of human tyrosine hydroxylase-chloramphenicol acctyltransferase(CAT)fusion gene in the brains of transgenic mice as examined by CAT immunohistochemistry" Journal of Neural Transmissin. (in press). (1994)
• [文献書誌] 小林和人: "遺伝子導入マウスを利用した脳内神経伝達物質の変換" 日本臨床. 51. 223-232 (1993)
• [文献書誌] 一瀬宏: "芳香族L-アミノ酸脱炭酸酵素の分子遺伝学" 薬物・精神・行動. 13. 251-256 (1993)
• [文献書誌] 小林和人: "トランスジェニックマウスによる神経伝達物質特異性の変換" 最新医学. 48. (1993)
• [文献書誌] 小林和人: "トランスジェニックマウスによる神経伝達物質特異性の変換" 最新医学. 48. (1993)1567-1576
• [文献書誌] 永津俊治: "カテコールアミンの分子生物学" 心臓. 25. 101-107 (1993)
• [文献書誌] 小林和人: "カテコールアミン特異性の遺伝的変換" Biomedica. 8. 1103-1108 (1993)
• [文献書誌] 永津俊治: "神経伝達物質合成酵素の分子構造" Mebio. 10. 39-48 (1993)
• [文献書誌] T.Nagatsu: "Advences in Neurology,.Vol.60.Parkinson′s Disease:From Basic Research" Raven Press, 773 (1993)
• [文献書誌] T.Nagatsu: "Tyrosine Hydroxylase:From Discovery to Cloning" VSP, 311(3〜6) (1993)
• [文献書誌] I.Nagatsu: "Tyrosine Hydroxylase:From Discovery to Cloning" VSP, 311(35〜57) (1993)
• [文献書誌] T.Nagatsu: "Tyrosine Hydroxylase:From Discovery to Cloning" VSP, 311(177〜191) (1993)
• [文献書誌] D.Nakahara: "Methods in Neurotransmitter and Neuropeptide Research Part I" Elsevier, 419 (1993)
• [文献書誌] K.Kojima: "Methods in Neurotransmitter and Neuropeptide Research Part II" Elsevier, 462 (1993)