cyclic ADP-ribose合成・分解酵素の基質と調節因子の結合部位の決定

1998 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09780559
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 東郷 暁 東北大学, 医学部, 助手 (40282123)
• キーワード: cyclic ADP-ribose / second messenger / CD38 / ADP-ribosyl cyclase / cyclic ADP-ribose hydrolase

研究概要

cyclic ADP-ribose(cADPR)は申請者らがインスリン分泌のセンカンドメッセンジャーとして新しく見出した細胞内情報伝達物質である。申請者らはまた、cADPRの合成・分解酵素の実体はCD38であり、CD38のcADPR分解酵素活性はATPによって抑制されることを明らかにしている。従って、cADPR合成・分解の調節機構を分子レベルで理解するためには、cADPR合成・分解酵素の基質(NAD、cADPR)と調節因子(ATP)の結合部位を同定することが重要であると考えられる。平成10年度の研究は当初計画どおり進行し、以下のような成果が得られた。
平成9年度にはNAD、cADPR、ATPに共通するadenosine部分の類似体である5'-p-fluorosufonyl-benzoyladenosine(FSBA)で標識したCD38のエンドペプチダーゼ消化断片から、FSBA-ペプチド断片を同定した。そこで、
1.同定したペプチド断片のアミノ酸配列をペプチド-クエンサーを用いて決定したところ、CD38の129番目のリジン(Lys129)がFSBA結合部位であることが明らかとなった。
2.Lys129をアラニンまたはアルギニンに変異させたCD38を精製した。抗FSBA抗体を用いたウェスタン法の結果、これらの変異CD38はFSBAと結合しないことが明らかとなった。
3.ゲル濾過カラムを用いてCD38のcADPRとの結合活性の検討を行ったところ、これらの変異CD38はcADPRと結合しないことが明らかとなった。
4.酵素学的な検討を行なったところ、これら変異型CD38はcADPR分解活性を消失したが、NADを基質とするcADPR合成活性は保持されていた。
従って、Lys129がcADPRとATPの共通の結合部位であることから、ATPがLys129でcADPRと競合的に作用することによりCD38のcADPR分解活性を抑制すると考えられた。

研究成果

• [文献書誌] Shin Takasawa: "Cyclic ADP-ribose and inositol 1,4,5-trisphosphate ad alternate second messengers for intracellular Ca^<2+> mobilization in normal and diabetic β-cells." Journal of Biological Chemistry. 273・5. 2497-2500 (1998)
• [文献書誌] Fumiko Ikehata: "Autoantibodies against CD38(ADP-ribosyl cyclase/cyclic ADP-ribose hydrotase)that impair glucose-induced insulin secretion in noninsulin-dependent diabetes patients." Journal of Clinical Investigation. 102・2. 395-401 (1998)
• [文献書誌] Kazuo Yagui: "A missence mutation in the CD38 gene.a novel factor for insulin secretion: association with Type II diabetes mellitus in Japanese subjects and evidence of abnormal function when expressed in vitro." Diabetologia. 41・9. 1024-1028 (1998)
• [文献書誌] 黒木実智雄: "膵ランゲルハンス島のリアノジン受容体型Ca^<2+>チャンネルcDNAの単離と構造決定" 糖尿病. 41・suppl.1. 391-391 (1998)
• [文献書誌] 中沢哲也: "cyclic ADP-ribose結合蛋白質(FK506-binding protein)遺伝子の構造と染色体座位" 糖尿病. 41・suppl.1. 434-434 (1998)
• [文献書誌] 加藤一郎: "CD38ノックアウトマウスの作製とその膵β細胞のグルコース刺激インスリン分泌の低下" 糖尿病. 41・suppl.1. 136-136 (1998)
• [文献書誌] 黒木実智雄: "膵ランゲルハンス島で発現している新しいリアノジン受容体型Ca^<2+>チャンネルcDNAの単離と構造決定" 生化学. 70・8. 778-778 (1998)
• [文献書誌] 加藤一郎: "CD38/サイクリックADPリボース情報伝達系:CD38ノックアウトマウスを用いた解析" 生化学. 70・8. 931-931 (1998)
• [文献書誌] 高沢 伸: "Cyclic ADP-riboseとInsulin分泌におけるCa^<2+>シグナルの分子機構" 分子生物学会. 21. 199-199 (1998)
• [文献書誌] 阿部倫明: "新しいReg遺伝子(Reg IIIδ)の発現:その構造決定とマウスRegファミリーの遺伝子地図の作製" 糖尿病. 42(in press). (1999)