ポリアミンの生理作用解明と細胞内濃度調節機序

1997 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09470499
• 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) ; 柿沼 喜己 千葉大学, 薬学部, 助教授 (80134394)
• キーワード: 蛋白質合成開始 / SD配列 / NMDA受容体 / ポリアミン結合部位 / ポリアミン輸送 / protein kinase

研究概要

1.大腸菌のオリゴペプチド結合蛋白質(OppA)の合成は、ポリアミンにより翻訳レベルで強い促進を受ける。このOppA mRNAの構造をZuckerの方法によりコンピュータで解析すると、Shine-Dalgarno(SD)配列が部分的にstem構造を形成し、その上流にGC stemが存在する。この構造を一本鎖RNAのGを切断するRNase T1と二本鎖RNAを切断するRNase V1を用いて証明した。さらに、ポリアミンを添加するとOppA mRNAの構造が変わり、SD配列が露出することを上記RNasesを用いて証明した。
2.NMDA受容体はポリアミン、特にスペルミンによりその活性が二面的に調節されている。すなわち、スペルミンは脱分極時には活性を促進し、過分極時には活性を阻害する。この2カ所のスペルミン結合部位を決定するために、一アミノ酸残基置換変異NMDA受容体をアフリカツメガエル卵母細胞上に発現させ、活性を測定した。その結果、スペルミンによる脱分極時の促進にはGlu342、Trp608、Trp611、Asn616、Trp647、Asp669が関与し、過分極時の阻害にはTrp563、Asn616、Glu621、Asp669が関与していた。すなわち、2カ所のスペルミン結合部位の一部は重複しており、膜内外の電位差により、スペルミンが膜中に移動していくと推定された。
3.酵母のポリアミン輸送系を活性化する種のserine/threonine protien kinase(PTK1とPTK2)遺伝子をクローニングした。PTK1は遺伝子のコピーナンバーが多いときのみポリアミン輸送を活性化したが、PTK2はシングルコピーで活性化した。従って、PTK2のほうがregulatorとして重要であることが示唆された。

研究成果

• [文献書誌] K.Igarashi et al.: "Molecular mechanism of polyamines stimulation 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-Dansyl-spermine and N^1-(n-octanesulfonyl)-spermine,novel glutamate receptor antagonists:block and permeation of N-methyl-D-aspartate 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 polyamines and protons.Role of amino acid residues in the transmembrane and pore-forming regions of NR1 and NR2 subunits." Mol.Pharmacol.52. 701-713 (1997)
• [文献書誌] K.Igarashi et al.: "Benzyl- polyamines;Novel.potent N-methyl-D-aspartate receptor antagonists." J.Pharmacol.Exp.Ther.283. 533-540 (1997)
• [文献書誌] T.Fukuchi-Shimogori et al.: "Malignant transformation by overproduction of translation initiation factor eIF4G." Cancer Res.57. 5041-5044 (1997)