NMDA受容体に作用するポリアミンアゴニスト及びアンタゴニストの開発

1996 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 07557376
• 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) ; 白幡 晶 城西大学, 薬学部, 助教授 (50150107)
• キーワード: ポリアミン / スペルミン / NMDA受容体 / アゴニスト / アンタゴニスト / チャンネルブロッカー

研究概要

1.大腸菌のスペルミジン取り込み系の基質(スペルミジン)結合蛋白質(PotD)のスペルミジン結合部位は、そのX線結晶構造解析並びに変異PotDの活性測定より同定された。このPotDのスペルミジン結合部位とホモロジーのある部分をNMDA受容体上で探索したところ、N-末端側とM3とM4の膜貫通領域の間の細胞表面に露出しているペプチド部分で相同性が認められた。PotDのスペルミジン結合には、酸性アミノ酸残基が最も強く関与していたので、相同性の認められた領域の酸性アミノ酸残基を中性アミノ酸残基に置換して、NMDA受容体活性を測定した。NMDA受容体活性発現にはグルタミン酸、グリシンが必須であり、ポリアミン、特にスペルミンは受容体活性を二面的に調節している。すなわち、脱分極時では活性を促進し、過分極時では活性を阻害する。この活性促進にはGlu342、Asn616、Asp669が関与し、阻害にはAsn616、Glu621、Asp669が関与していた。スペルミンは脱分極時と過分極時で結合部位が変わり、NMDA受容体活性を調節していることが示唆された。
2.NMDA受容体に対するポリアミンアンタゴニストを探索したところ、N^1ーダンシルスペルミン及びN^1-(n-オクタンスルフォニル)スペルミンは1μMでほぼ100%活性を阻害した。これら化合物をリ-ド化合物として、ポリアミン誘導体の医薬品としての開発を目指す。

研究成果

• [文献書誌] K.Kashiwagi et al.: "An aspartate residue in the extracellular loop of the N-methy1-D-aspartate receptor controls sensitivity to spermine and protons." J. Biol. Chem.49. 1131-1141 (1996)
• [文献書誌] S.Sugiyama et al.: "Crystal structure of PotD,the prim,ary receptor of the polyamine transport system in Escherichia coli." J. Biol. Chem.271. 9519-9525 (1996)
• [文献書誌] K.Kashiwagi et al.: "Spermidine-preferential uptake system in Escherichia coli. Identification of amino acids involved in polyamine binding in PotD protein." J. Biol. Chem.271. 12205-12208 (1996)
• [文献書誌] K.Williams et al.: "Activation of N-methy1-D-aspartate receptors by glycine : Role of an aspartate residue in the M3-M4 loop of the NR1 subunit." Mol. Pharmacol.50. 701-708 (1996)
• [文献書誌] K.Kashiwagi et al.: "Excretion and uptake of putrescine by the PotE protein in Escherichia coli." J. Biol. Chem.272(in press). (1997)
• [文献書誌] J.Chao et al.: "N^1-Dansylspermine and N^1-(n-octanesulfonyl)-spermine,novel glutamate receptor antagonists : Block and permeation of N-methyl-D-aspartate receptors." Mol. Pharmacol.51(in press). (1997)