ポリアミンによるグルタミン酸受容体活性の制御機構

1997 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09044259
• 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: KEITH Willia ペンシルバニア大学, 医学部, 助教授 ; 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, 助教授 (80134394)
• キーワード: ポリアミン / スペルミン / NMDA受容体 / 結合部位 / 活性調節 / 部位突然変異 / アンタゴニスト

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には2分子のAsp、2分子のGlu、3分子のTyrが関与していることを、X線結晶構造解析およびsite-directed mutagenesis法により作製した変異PotD蛋白質の活性測定より証明した。NMDA受容体活性のポリアミンによる二面的な調節(脱分極時の促進及び過分極時の阻害)に関与するNMDA受容体の上のアミノ酸残基を、アフリカツメガエル卵母細胞膜上に発現させた変異NMDA受容体活性を測定することにより同定した。その結果、ポリアミンによる活性促進には、Glu185 (N末端から185番目のGlu)、Glu342、Trp608、Asn616、Tyr647、Aso669が関与し、活性阻害にはAsp198、Trp563、Asp616、Glu621、Asp669が関与していることが明らかとなった。以上の結果より、膜電位差によりスペルミンが移動することが示唆された。
2.ポリアミンのベンジル誘導体を合成し、NMDA受容体活性に対する効果を検討した。ベンジル誘導体は脱分極時に促進効果を示さなかったが、過分極時に強い阻害効果を示した。阻害効果の強さはトリベンジル>ジベンジル>ベンジルの順で、トリベンジルスペルミンは1μMでほぼ完全にNMDA受容体活性を阻害した。この阻害の強さは、先に報告したダンシルスペルミンとほぼ同程度であった。ベンジル誘導体をリ-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. Igarashi et al.: "Molecular mechanism of polyamines stimukation of the synthesis of oligopeptide binding protein." J. Biol. Chem.272. 4058-4064 (1997)
• [文献書誌] K. Kashiwagi et al.: "Excretion and uptake of putrescine by the PotE protein in Escherichia coli." J. Biol. Chem.272. 6318-6323 (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-asparate receptors." Mol. Pharmacol.51. 861-871 (1997)
• [文献書誌] K. Kashiwagi et al.: "Block and modulation of N-methyl-D-aspartate receptors by polymines and protons : Role of amino acid residues in the transmembrane and pore-forming regions of NR1 and NR2 subunits." Mol. Pharmacol.52. 701-703 (1997)
• [文献書誌] K. Igarashi et al.: "benzyl-polyamines ; novel, potent N-methyl-D-aspartate receptor antagonisis." J. Pharmacol. Exp. Ther.283. 533-540 (1997)
• [文献書誌] T. Fukuchi-Shimogari et al.: "Malignant transformation by overproduction of translation initiation factor eIF4G." Cancer Res.57. 5041-5044 (1997)