ポリアミンの細胞増殖・分化に果たす役割

1994 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 06044034
• 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) ; STEFANIA Bio ボローニア大学, 理学部, 助教授 ; NELLO Bagni ボローニア大学, 理学部, 教授
• キーワード: ポリアミン / スペルミジン / スペルミン / 蛋白質合成 / 輸送 / 細胞増殖 / 細胞分化

研究概要

1.大腸菌のスペルミジン優先輸送系は基質結合蛋白質(potD),ATP結合部位を有する膜表在性蛋白質(potA),及び2種の膜チャンネルを形成する蛋白質(potB及びpotC)から成り立っている。このうちのpotAとpotD蛋白質を均一に精製し、x線構造解析を行った。また、sitedirected mutagenesisによりアミノ酸置換蛋白質を作製し、その活性測定を行った。これらの結果より、両蛋白質の活性中心をほぼ同定した。
2.酵母をエチルメタンスルホネートで処理し、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を試みた。その結果、1個のクローンを得たので、目下その塩基配列を決定中である。
3.ポリアミンは個々の蛋白質で促進率は異なるが、翻訳開始レベルで蛋白質合成を促進する。
オルニチン脱炭酸酵素(ODC)はポリアミンにより、最も合成促進をうける蛋白質の一つであるが、この促進にはmRNAの5'-非翻訳領域(5'-UTR)のGC-richなstem領域が関与していた。このGC-richでかつ長い5'-UTRを持つmRNAからの翻訳は開始因子eIF4Eにより強く促進された。
4.細胞内ポリアミン含量は生合成と輸送に依存している。生合成の律速酵素であるODCは、ポリアミンが過剰になると合成されるアンチザイムという蛋白質によりその分解が促進をうける。この生合成を調節しているアンチザイムが、ポリアミン輸送も負に調節していることを明らかにした。すなわち、アンチザイムcDNAを細胞にtransfectすると、ODCの低下と共に、ポリアミン輸送能が低下した。

研究成果

• [文献書誌] Y.He et al.: "Correlation between the inhibition of cell growth by bis(ethyl)polyamine analogues and the decerease in the function ofmitochondria." Eur.J.Biochem.221. 391-398 (1994)
• [文献書誌] T.Suzuki et al.: "Antizyme protects against abnormal accumulation and toxicity of polyamines in ormithine decarboxylase-overproducing cells." Proc.Natl.Acad.Sci.USA. 91. 8930-8934 (1994)
• [文献書誌] J.Fukuchi et al.: "Properties and structure of spermidine acetyltransferase in Escherichia coli." J.Biol.Chem.269. 22581-22585 (1994)
• [文献書誌] I.Ishii et al.: "Decrease in spermidine content during logarithmic phase of cell Growth delays spore formation of Bacillus subtilis." Cell.Mol.Biol.40. 925-931 (1994)
• [文献書誌] T.Maruyama et al.: "Polyamine-sensitive magnesium transport in Saccharomyces cerevisiae." Biochim.Biophys.Acta.1194. 289-295 (1994)
• [文献書誌] K.Kashiwagi et al.: "Involvement of ribonucrease III in the enhancement of expression of the speF-potE operon encoding inducible ornithine decarboxylase and polyaminetransport protein." Biochem.Biophys.Res.Commun.200. 591-597 (1994)