トランスジェニックマウスを用いたサイクリックADPリボースの膵β細胞内機能の解明

1995 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 07670132
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 加藤 一郎 東北大学, 医学部, 助手 (50250741)
• 研究分担者: 那谷 耕司 東北大学, 医学部, 助手 (90202233) ; 高沢 伸 東北大学, 医学部, 講師 (50187944)
• キーワード: サイクリックADPリボース / CD38 / トランスジェニックマウス / 膵β細胞 / インスリン / グルコース / 糖負荷試験 / セカンドメッセンジャー

研究概要

我々は先にサイクリックADPリボースがインスリン分泌のセカンドメッセンジャーであることを提唱し、さらにCD38がサイクリックADPリボース合成・分解酵素であることを報告した。CD38は当初リンパ球より単離されたが膵臓のランゲルハンス島にも発現している。従って、CD38がサイクリックADPリボース産生を介してインスリン分泌を抑制する可能性が示唆されてきた。本研究では、ヒトCD38を膵β細胞において過剰発現させたトランスジェニックマウスを作製しその血糖・インスリン分泌に対する影響を明らかにすることを目的として以下の実験を行った。
1).インスリンプロモーターにヒトCD38cDNAを連結したDNAをマウス受精卵に顕微注入し、トランスジェニックマウスを作製した。
2).トランスジェニックマウスではノーザン法・免疫組織染色でヒトCD38が膵ランゲルハンス島β細胞のみで発現していた。
3).トランスジェニックマウス膵ランゲルハンス島ではサイクリックADPリボース合成活性とグルコース刺激によるサイクリックADPリボース量の著しい上昇(3倍)が認められた。
4).トランスジェニックマウス単離膵ランゲルハンス島では、コントロールラ島に比しグルコース刺激によるインスリン分泌の増加(1.7-2.3倍)が認められた。
5).糖負荷試験でもトランスジェニックマウスはコントロールに比し、インスリン分泌の増強と血糖値の早期正常化を示した。
以上、ヒトCD38遺伝子導入トランスジェニックマウスにおいて、膵β細胞で産生されたCD38がサイクリックADPリボース産生を介してグルコース刺激によるインスリン分泌を調節している可能性が個体レベルから示された。

研究成果

• [文献書誌] Kato,I.: "Refulatory role of CD38 (ADP-ribosyl cyclase/cyclinc ADP-ribose hydrolase) in insulin secretion by glucose in pancreatic β cells." The Journal of Biological Chemistry. 270. 30045-30050 (1995)
• [文献書誌] Kato,I.: "Enhancement of glucose-induced insulin secretion in transgenic mice overexpressing human VIP gene in pancreatic β cells." Ann. New York Acad. Sci.in press. (1996)
• [文献書誌] Takasawa, S.: "Requirement of calmodulin-dependent protein kinase II in cyclic ADP-ribose-mediated intracellular Ca2+ mobilization." The Journal of Biological Chemistry. 270. 30257-30259 (1995)
• [文献書誌] Akabane, A.: "Nicotinamide inhibits IRF-1 mRNA induction and prevents IL-1 β-induced nitric oxide synthase expression in pancreatic β cells." Biochem. Biophys. Res. Commun.215. 524-530 (1995)
• [文献書誌] Yonekura, H.: "Identification of the five essential histidine residues for peptidylglycine monooxygenase." Biochem. Biophys. Res. Commun.218. 495-499 (1996)
• [文献書誌] 鈴木雄: "ヒトVIP遺伝子導入トランスジェニックマウス-VIPによるインスリン分泌と耐糖能改善" Diabetes Frontier. 6. 355-356 (1995)
• [文献書誌] Miyashita, H.: "Human REG family genes are tandemly ordered in a 95-kbp region of chromosome 2p12." FEBS Lett.377. 429-433 (1995)
• [文献書誌] Nata, K.: "The structure of the gene encoding Aplysia kurodai ADP-ribosyl cyclase, a second-messenger enzyme." Gene. 158. 213-218 (1995)
• [文献書誌] Furuya,F.: "Molecular cloning of cDNA encoding rat bone marrow stromal cell antigen 1 (BST-1) from islets of Langerhans." Gene. 165. 329-330 (1995)
• [文献書誌] Nakagawara, K.: "Assignment of the CD38 gene encoding the human leukocyte antigen CD38 (ADP-ribosyl cyclase/cyclic ADP-ribose hydrolase) to chromosome 4p15." Gytogenetics and Cell genetics. 69. 38-39 (1995)
• [文献書誌] Okamoto,H.: "New aspects of the physiological significance of NAD, poly ADP-ribose and cyclic ADP-ribose." Biochemie. 77. 356-363 (1995)
• [文献書誌] Higashida,H.: "Nicotinamide adenine dinucleotide regulates muscarinic recceptor-coupled K^+ (M) channels in rodent." Jounal of Physiology. 482. 317-323 (1995)
• [文献書誌] Karasawa, T.: "NAD^+-glycohydrolase from Streptococcus pyogenes shows cyclic ADP-ribose forming activity." FEMS Microbiological Letters. 130. 201-204 (1995)
• [文献書誌] Asahara, M.: "Reg gene expression is increased in rat gastric enterochromaffin-like cells following water immersion stress." Gastroenterology. in press. (1996)
• [文献書誌] 加藤一郎: "CD38トランスジェニックマウスのインスリン分泌." 生化学. 67. 538 (1995)
• [文献書誌] 赤羽敦也: "サイトカインのNO合成酵素誘導による膵β細胞機能障害とその防止の分子機構." 生化学. 67. 780 (1995)
• [文献書誌] 高沢伸: "インスリン分泌におけるcyclic ADP-riboseの役割." 生化学. 67. 538 (1995)
• [文献書誌] 東郷暁: "CD38とアメフラシADP-ribosyl cyclaseのアミノ酸置換による酵素活性の変換." 生化学. 67. 540 (1995)
• [文献書誌] 篁俊成: "CD38(ADP-ribosyl cyclase/cyclic ADP-ribose hydrolase)とアメフラシADP-ribosylcyclaseの遺伝子構造" 生化学. 67. 540 (1995)
• [文献書誌] 宮下曜: "Regファミリー遺伝子は全て同一の染色体部位に存在する." 生化学. 67. 540 (1995)
• [文献書誌] 古谷保人: "ラットcyclic ADP-ribose合成酵素関連遺伝子産物BST-1の構造と発現." 生化学. 67. 697 (1995)
• [文献書誌] 菊池義文: "セルレイン膵炎におけるCu-Zn SODの役割.-transgenic mouseを用いた検討-." 日本消化器病学会雑誌. 92. 1473 (1995)
• [文献書誌] 加藤一郎: "cyclic ADP-ribose合成酵素(CD38)を発現するトランスジェニックマウスにおけるインスリン分泌の増強." 糖尿病,Supplement. 38. 131 (1995)
• [文献書誌] 篁俊成: "ヒトcyclic ADP-ribose合成・分解酵素(CD38)の遺伝子構造と染色体座位." 糖尿病,Supplement. 38. 236 (1995)
• [文献書誌] 東郷暁: "セカンドメッセンジャーcyclic ADP-ribose合成・分解に必須なCD38のCys119とCys201." 糖尿病,Supplement. 38. 236 (1995)
• [文献書誌] 成島陽一: "5つの遺伝子から構成されるマウスRegファミリーの全容の解明." 糖尿病,Supplement. 39. 339 (1995)
• [文献書誌] 東郷暁: "ATPは直接CD38に作用してcyclic ADP-ribose分解活性を抑制する." 糖尿病,Supplement. 39(印刷中). (1996)
• [文献書誌] 成島陽一: "ヒトREGファミリーの4つの遺伝子は第2染色体短腕12上の95kbp内に隣接して存在する." 糖尿病,Supplement. 39(印刷中). (1996)
• [文献書誌] 高沢伸: "膵β細胞小胞体からのcyclic ADP-riboseによるCa放出のCaM kinase IIによる増強." 糖尿病,Supplement. 39(印刷中). (1996)
• [文献書誌] 池端史子: "糖尿病患者における抗CD38(cyclic ADP-ribose合成・分解酵素)自己抗体の存在." 糖尿病,Supplement. 39(印刷中). (1996)
• [文献書誌] Okamoto,H.: "A role of cyclic ADP-ribose in stimulus-secretion coupling in pancreatic β cells. in Diabetes 1994" Baba,S. and Kaneto, T. eds. (Elsevier), 244-246 (1995)
• [文献書誌] 加藤一郎: "ペプチドC末端アミド化酵素:ペプチジルグリシン モノオキシゲナーゼとリアーゼ in "新しい酵素研究法"" 一島英治・小野寺一清(東京化学同人), 85-91 (1995)
• [文献書誌] Okamoto,H.: "Methods in Enzymology (Vitamins and Coenzymes, Part I and J)" McCormic, D. B.,Suttie, J. W. and Wagner, C. eds.(Academic Press) (in press), (1996)