形態形成にはたらくオボアルブミンの中枢神経形成における役割

2006 年度 研究成果報告書概要

• 研究課題/領域番号: 16580240
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 基礎獣医学・基礎畜産学
• 研究機関: 鹿児島大学
• 研究代表者: 杉元 康志 鹿児島大学, 大学院連合農学研究科, 教授 (10100736)
• 研究分担者: 松本 光春 鹿児島大学, 農学部, 助教授 (30157383) ; 岡 達三 鹿児島大学, 農学部, 教授 (50116795) ; 久原 哲 九州大学, システム生命科学府, 教授 (00153320)
• 研究期間 (年度): 2004 – 2006
• キーワード: オボアルブミン / S-オボアルブミン / セルピン / 遺伝子発現 / ニワトリ胚 / 形態形成因子 / タンパク質構造 / 神経管閉鎖阻害

研究概要

ニワトリ卵の発生過程での卵白タンパク質の役割についてアミノ酸源以外はほとんど知られてなかった。卵白の主要タンパク質であるオボアルブミンはセリンプロテアーゼインヒビターのファミリーに属しているが、プロテアーゼに阻害が見られないことから、アミノ酸源以外の機能はないとされてきている。しかし、オボアルブミンが発生過程で構造変化を起こし、熱安定型に転換されることと胚の組織に分解を受けずに取り込まれることから、アミノ酸源以外の機能に期待が持たれた。本研究ではオボアルブミンの生理機能を明らかにするため、オボアルブミンを胚から除去する方法を確立し、除去胚の形態形成を観察した。オボアルブミン除去胚は多くの形態発生異常を起こした。特に中枢神経系の形成に異常を生じ、神経管閉鎖が阻害されるものとなった。オボアルブミンは神経管形成において重要なはたらきを持つことが示唆され、形態形成因子との関わり合いに興味が持たれた。
本研究ではオボアルブミンの生理機能を明らかにすることを目的として、オボアルブミン除去胚を使って神経管形成におけるオボアルブミンの役割を追究すると共にオボアルブミンの構造変化と機能発現に考察を加えた。その結果、オボアルブミンは形態形成遺伝子であるFGF8やPax3の発現に影響を与え、神経細胞への分化に関係する。オボアルブミンを除去すると神経細胞への分化が抑制され、表皮細胞の分化が促進する。このため、神経管の表皮化が進み、正常な神経管の形成が損なわれることが示唆された。また、オボアルブミンの構造変化についてはreactive center loopの部分的な挿入により、タンパク質構造がコンパクトになり、熱安定型になると推定された。
本研究はこれまで栄養源としてしか取り上げられなかったオボアルブミンの生理機能を明らかにでき、食品学だけでなく、発生生物学やタンパク質化学に大きく貢献するものあった。

研究成果

• [雑誌論文] Glycation and phosphorylation of beta-lactoglobulin by dry-heating : effect on protein structure and some properties. (2007)
  • 著者名/発表者名: Enomoto H, Li CP, Ibrahim HR, Sugimoto Y.st.al.
  • 雑誌名: J. Agric. Food Chem. 55(6) ページ: 2392-2398
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Transition of ovalbumin to thermostable structure entails conformational changes involving the reactive center loop. (2007)
  • 著者名/発表者名: Shinohara H, Aoki T, Kato I, Sugimoto Y. et al.
  • 雑誌名: Biochim Biophys Acta 1770(1) ページ: 5-11
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Glycation and phosphorylation of beta-lactoglobulin by dry-heating : effect on protein structure and some properties. (2007)
  • 著者名/発表者名: Enomoto H, Li CP, Morizane K, Ibrahim HR, Sugimoto Y, Ohki S, Ohtomo H, Aoki T.
  • 雑誌名: J Agric Food Chem 55(6) ページ: 2392-2398
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Transition of ovalbumin to thermostable structure entails conformational changes the reactive center loop. (2007)
  • 著者名/発表者名: Shinohara H, Horiuchi M, Sato M, Kurisaki J.Kusakabe T, Koga K, Minami Y, Aoki T, Kato I, Sugimoto Y.
  • 雑誌名: Biochim Biophys Acta 1770(1) ページ: 5-11
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Retinoic acid improves a hybridoma culture in a fructose-based medium by up- regulation of fructose incorporation via retinoid nuclear receptors (2006)
  • 著者名/発表者名: Inoue Y, Kawahara H, Shirahata S, Sugimoto Y
  • 雑誌名: Biosci Biotechnol Biochem. 70(9) ページ: 2248-2253
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Retinoic acid improves a hybridoma culture in a fructose-based medium by up-regulation of fructose incorporation via retinoid nuclear receptors. (2006)
  • 著者名/発表者名: Inoue Y, Kawahara H, Shirahata S, Sugimoto Y.
  • 雑誌名: Biosci Biotechnol Biochem. 70(9) ページ: 2248-2253
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Phosphorylation of ovalbumin by dry-heating in the presence of pyrophosphate : effect on protein structure and some properties. (2005)
  • 著者名/発表者名: Li CP, Sugimoto Y, Kurawaki J, Matsudomi N, Aoki T. et al.
  • 雑誌名: J. Agric. Food Chem. 53(12) ページ: 4962-4967
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Perchioric acid-soluble protein regulates cell proliferation and differentiation in the spinal cord of chick embryos (2005)
  • 著者名/発表者名: Himeno E, Sugimoto Y, Oka T. et al.
  • 雑誌名: FEBS Lett. 579(11) ページ: 2416-2420
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Thermostabilized ovalbumin that occurs naturally during development accumulates in embryonic tissues (2005)
  • 著者名/発表者名: Shinohara H, Sugimoto Y. et al.
  • 雑誌名: Biochim Biophys Acta 1723(1-3) ページ: 106-113
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Thermostabilized ovalbumin that occurs naturally during development accumulates in embryonic tissues. (2005)
  • 著者名/発表者名: Shinohara H, Iwasaki T, Miyazaki Y, Matsuo K, Aoki T, Matsumoto M, Oka T, J, Mizumachi K, Kusakabe T, Koga K, Sugimoto Y.
  • 雑誌名: Biochim Biophys Acta. 1723(1-3) ページ: 106-113
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Phosphorylation of ovalbumin by dry-heating in the presence of pyrophosphate : effect on protein structure and some properties. (2005)
  • 著者名/発表者名: Li CP, Hayashi Y, Shinohara H, Ibrahim HR, Sugimoto Y, Kurawaki J, Matsudomi N, T.
  • 雑誌名: J Agric Food Chem. 53(12) ページ: 4962-4967
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Improvement of functional properties of egg white protein through phosphorylation by dry-heating in the presence of pyrophosphate (2004)
  • 著者名/発表者名: Li CP, Ibrahim HR, Sugimoto Y, Hatta H, Aoki T
  • 雑誌名: J. Agric. Food Chem. 52(18) ページ: 5752-5758
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Improvement of functional properties of egg white protein through phosphorylation by dry-heating in the presence of pyrophosphate. (2004)
  • 著者名/発表者名: Li CP, Ibrahim HR, Sugimoto Y, Hatta H, Aoki T.
  • 雑誌名: J Agric Food Chem. 52(18) ページ: 5752-5758
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Perchloric acid-soluble protein regulates cell proliferation and differentiation in the spinal cord of chick embryos.
  • 著者名/発表者名: Himeno E, Yamazaki K, Kanouchi H, Matsumoto M, Sugimoto Y, Oka T.
  • 雑誌名: FEBS Lett 579(11) ページ: 2416-2420
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [図書] ベーシックマスター分子生物学 (2007)
  • 著者名/発表者名: 東中川徹, 大山隆 他
  • 総ページ数: 384
  • 出版者: オーム社
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より