ポリアミンの生理作用と輸送機構に関する研究

1994 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 05454618
• 研究機関: 千葉大学
• 研究代表者: 五十嵐 一衛 千葉大学, 薬学部, 教授 (60089597)
• 研究分担者: 柏木 敬子 千葉大学, 薬学部, 助手 (80169424) ; 柿沼 喜己 千葉大学, 薬学部, 助手 (80134394) ; 小林 弘 千葉大学, 薬学部, 助教授 (00090473)
• キーワード: ポリアミン / プトレスシン / スペルミジン / アンチザイム / オルニチン脱炭酸酵素 / 5'-untranslated region

研究概要

1.ポリアミンは特定蛋白質合成を低濃度で促進し、高濃度で阻害する。このポリアミンによる蛋白質合成調節に5'-untranslated region(5'-UTR)のGC richな領域が関与していた。そのメカニズムは、リボソーム上でのmRNAとMet-tRNAの結合部位は部分的に重複しており、ポリアミンでの結合によりRNAの高次構造が変化し、その重複が少なくなり、ポリアミンがリボソーム、Met-tRNA、mRNA三者複合体の形成促進を引き起こすというものであった。
2.細胞内ポリアミン量は生合成と輸送の両者に依存している。動物細胞の場合は生合成の律速酵素であるオルニチン脱炭酸酵素(ODC)の分解を促進するアンチザイムという蛋白質がポリアミン輸送も負に調節していることが明らかとなった。すなわち、アンチザイムcDNAをマウスFM3A細胞にtransfectすると、ODC量の減少と共に、ポリアミン輸送活性も減少していた。
3.酵母をエチルメタンスルフォネートで処理し、ポリアミン輸送欠損株の分離に成功した。この株に酵母DNA断片を形質転換し、ポリアミン輸送活性が回復することを指標として、ポリアミン輸送蛋白質遺伝子のクローニングに成功した。目下その塩基配列を決定中である。
4.大腸菌のプトレスシンの排出に関与するpotE蛋白質(プトレスシン・オルニチンアンチポーター)の活性中心を、この蛋白質に存在する16個の酸性アミノ酸(GluまたはAsp)を中性アミノ酸(GluまたはAsn)に変換することにより解析した。その結果、Glu207が活性中心であることが明らかとなった。その他に Glu77、Glu113、Glu409が活性に関与していることが明らかとなった。

研究成果

• [文献書誌] Kashiwagi,K.et al.: "Involvement of ribonuclease III in the enhancement of expression of the speF-potE operon encoding inducible ornithine decarboxylase and polyamine transport protein." Biochem.Biophys.Res.Commun.200. 591-597 (1994)
• [文献書誌] He,Y.et al.: "Antizyme delays the restoration by spermine of growth of polyamine-deficient cells through its negative regulation of polyamine transport." Biochem.Biophys.Res.Commun.203. 608-614 (1994)
• [文献書誌] He,Y.et al.: "Correlation between the inhibition of cell growth by bis (ethyl) polyamine analogues and the decrease in the function of mitochondria." Eur.J.Biochem.221. 391-398 (1994)
• [文献書誌] Fukuchi,J.et al.: "Properties and structure of spemidine acetyltransferase in Escherichia coli." J.Biol.Chem.269. 22581-22585 (1994)
• [文献書誌] Maruyama,T.et al.: "Polyamine-sensitive magnesium transport in Saccharomyces cerevisiae." Biochim.Biophys.Acta. 1194. 289-295 (1994)
• [文献書誌] Suzuki,T.et al.: "Antizyme protects against abnormal accumulation and toxicity of polyamines in ornithine decarboxylase-overproducing cells." Proc.Natl.Acad.Sci.USA. 91. 8930-8934 (1994)