糖蛋白ホルモン受容体膜貫通領域の構造と機能

1996 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 08671152
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 小杉 眞司 京都大学, 医学研究科, 助手 (50252432)
• キーワード: 黄体化ホルモン受容体 / G蛋白共役型受容体 / 活性化型変異 / 水素結合 / 表現実験 / 受容体活性化機構 / セカンドメッセンジャー / アミノ酸構造

研究概要

糖蛋白ホルモン受容体の中で特にLH(黄体化ホルモン)受容体を取り上げて、活性化型変異の分布の解析を行った。
第6膜貫通部分にあるアスパラギン酸578は変異により活性化を起こすことが、研究代表者らにより、以前明らかにされたが、アスパラギンへの変異では活性化は起こさず、グルタミン酸、グリシン、セリン、ロイシンへの変異では活性化型となり、β-カルボニル基によって形成される水素結合が、非活性化状態維持のために重要であることが明らかとなった。タイロシン、フェニルアラニンへの変異では、更に強い活性化が起こることより、この位置に体積の大きなフェニル基が導入されることにより、受容体の非活性化状態が更に不安定化することが明らかとなった。
第3細胞内ループのアスパラギン酸564も変異によって活性化を起こすが、アスパラギン酸578の場合とは逆に、それはグルタミン酸への変異では起こらず、アスパラギン他への変異で認められた。すなわち、アスパラギン酸564はその負電荷によって受容体の非活性化状態維持をしていることが明らかとなった。また、アスパラギン酸578とアスパラギン酸564に共に変異を導入することにより、活性化の程度は相加的になることから、これらの活性化機序は全く独立であることが証明された。
アスパラギン酸578によって形成される水素結合の相手を探すため、コンピュータ解析を行ったところ、第7膜貫通へリックスのアスパラギン619がその候補と考えられた。アスパラギン酸578とアスパラギン619両方に変異を起こさせたところ、変異させたアミノ酸側鎖の長さの和が野生株とほぼ同じものでは、個々の変異で見られる活性化は欠如していた。すなわち、このダブル変異では野生株と同様の側鎖間の結合をもつことが考えられ、アスパラギン酸578とアスパラギン619が水素結合をして受容体の非活性化型状態を維持しているものと考えられた。

研究成果

• [文献書誌] Mori T,Sugawa H,Akamizu T,Kosugi S,Okuda J: "Laboratory tests necessary at the first examination of patients with suspected thyroid disorders" Endocr J. 43. 197-204 (1996)
• [文献書誌] Kosugi S,Mori T: "Cysteine-699,a possible palmitoylation site of the thyrotropin receptor,is not crucial for cAMP or phosphoinositide signaling but is necessary for full surface expression" Biochem Biophys Res Commun. 221. 636-640 (1996)
• [文献書誌] Kosugi S,Mori T: "Constitutive activation of the thyrotropin receptor by mutating Cys-636 in the sixth transmembrane segment" Biochem Biophys Res Commun. 222. 713-717 (1996)
• [文献書誌] Kosugi S,Sasaki N,Hai N,Sugawa H,Aoki N,Shigemasa C,Mori T,Yoshida A: "Establishment and characterization of a Chinese hamster ovary cell line,CHO-4J,stably expressing a number of Na^+/I^- symporters" Biochem Biophys Res Commun. 227. 94-101 (1996)
• [文献書誌] Kosugi S,Mori T,Shenker A: "The role of Asp^<578> in maintaining the inactive conformation of the human lutropin/choriogonadotropin receptor" J Biol Chem. 271. 31818-31817 (1996)
• [文献書誌] Yoshida A,Sasaki N,Mori A,Taniguchi S,Mitani Y,Ueta Y,Hattori K,Sato R,Hisatome I,Mori T,Shigemasa C,Kosugi S: "Different electrophysiological character of I^-、CIO_4^- and SCN^- in the transport by Na^+/I^- symporter" Biochem Biophys Res Commun. (in press).
• [文献書誌] Kosugi S,Sugawa H,Mori T: "TSH receptor and LH receptor,1996" Endocr J. 43. 595-604 (1996)
• [文献書誌] Kosugi S,Sugawa H,Mori T: "Epitope analysis of the thyrotropin receptor,1997" Mol Cell Endocrinol. (in press). (1997)
• [文献書誌] 小杉 眞司、森徹: "TSH受容体のアゴニストによる活性化機構。" 医学のあゆみ. 178. 273-277 (1996)
• [文献書誌] 小杉眞司: "TSH受容体の構造と機能・抗原部位。" Mebio. (印刷中). (1997)
• [文献書誌] Kosugi S.,Matsuda A,Hai N,Aoki N,Sugawa H,Mori T: "Aspartate-474 in the first exoplasmic loop of the thyrotropin receptor is crucial for receptor activation" FEBS Lett. (in press). (1997)
• [文献書誌] Shenker A,Kosugi S: "Activating mutations of the luteinizing hormone receptor gene in familial test otoxicosis" In:Cellular and Molecular Regulation of Testicular Cells(ed Desjarclins C.)Springer-Verlag,New York, 12 (1996)
• [文献書誌] 小杉 眞司、Robert Barszczewski、須川秀夫、森徹: "甲状腺機能に対する喫煙産物の影響" 平成7年度喫煙科学研究財団研究年報, 5 (1996)
• [文献書誌] 小杉 眞司、森徹: "家族性思春期早発症。" Annunal Review内分泌・代謝(中外医学社、編集:金澤康徳、田中孝司、武谷雄二、山田信博), 8 (1997)
• [文献書誌] 小杉眞司、須川秀夫、森徹: "甲状腺機能に対する喫煙産物の影響(2)" 平成8年度喫煙科学研究財団研究年報(印刷中), (1997)