• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 課題ページに戻る

2011 年度 実施状況報告書

細胞増殖因子ポリアミンの機能解明とその濃度調節機序

研究課題

研究課題/領域番号 23590088
研究機関千葉科学大学

研究代表者

柏木 敬子  千葉科学大学, 薬学部, 教授 (80169424)

研究期間 (年度) 2011-04-28 – 2014-03-31
キーワードポリアミン / スペルミジン / スペルミン / アクロレイン / ppGpp / グルタチオン / 生存率 / バイオフィルム
研究概要

1. ポリアミンは主としてRNAと結合し、その構造を変化させることにより特定蛋白質合成を翻訳レベルで促進する。これまでに大腸菌で11種の細胞増殖に関連する蛋白質及び1種の生存に関わるribosome modulation factor (RMF)がポリアミンにより合成促進をうけることを明らかにしてきた。今年度は大腸菌の緊縮応答因子であるppGppの合成と分解に関わるSpoTとppGppの機能発現に関わるRpoZがポリアミンにより翻訳レベルで合成促進されることを見出した。ポリアミンによる合成促進メカニズムは、spoT mRNAの開始コドンがAUGではなく、非効率的なUUGであるためであった。また、rpoZ mRNAの場合は翻訳開始に重要なShine-Dalgarno (SD)配列と開始コドンAUGとの距離が離れていることに起因することを明らかにした。ポリアミン非存在下では細胞生存は著しく低下するが、ポリアミン非存在下でもSpoTとRpoZを過剰発現できるプラスミドを導入することにより、細胞生存率の顕著な上昇が認められ、SpoTとRpoZが細胞生存率に大きく寄与することを明らかにした。2. ポリアミンの酸化分解により生じるアクロレインは強い細胞毒性を示すが、マウス神経芽細胞腫Neuro-2aをアクロレインに暴露することにより、野生株に比べアクロレイン毒性が半分に軽減した耐性株を分離した。この耐性株ではグルタチオン量が約2倍上昇しており、細胞内ではグルタチオンがアクロレイン毒性を低下させる主成分であることが明らかとなった。そのメカニズムとしては、2種のグルタチオン合成酵素(γ-グルタミルシステインリガーゼとグルタチオン合成酵素)量が上昇しており、両酵素発現の転写因子であるc-Jun及びNF-B p65のリン酸化の上昇によることが明かとなった。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

ポリアミンの生理機能解明に関し、ポリアミンにより翻訳レベルで合成促進をうける遺伝子の同定が大腸菌でほぼ完了し、真核細胞でもeEF1Aを見出し、そのメカニズム解明が順調に進んでいる。 アクロレインの細胞毒性機構解明もアクロレイン化蛋白質を同定し、アクロレイン化アミノ酸の同定にも成功し、順調に進んでいる。 細胞内濃度調節機序解明も、プトレスシン取り込み系の生理的役割を明らかにしている。

今後の研究の推進方策

大腸菌では、ポリアミンが結合して構造変化を起こすことにより、翻訳レベルで合成促進を起こすRNA構造が同定されてきた。この構造変化を分子レベルで更に明らかにするためNMR等により構造解析を行う。また、真核細胞でも同様なメカニズムでポリアミンが翻訳を促進するかどうか、mRNAに特徴があり、細胞増殖・分化に重要な遺伝子をポリアミンモジュロンとして同定する。 アクロレインの細胞毒性機序解明に関しては、アクロレイン耐性株の耐性機構を明らかにする予定である。

次年度の研究費の使用計画

ポリアミンが特徴的な構造変化を引き起こすRNAを合成し、NMR解析を行う。また真核細胞の細胞培養系を用いて、遺伝子トランスフェクション、Western blotting等により解析する。以上のように物品費に主として使用すると共に、研究成果発表のための旅費として使用する。 次年度繰越金に関しては、ポリアミンモジュロン同定に必要な抗体の入荷が遅れたためであり、抗体購入に使用する。

  • 研究成果

    (16件)

すべて 2012 2011

すべて 雑誌論文 (11件) (うち査読あり 11件) 学会発表 (5件)

  • [雑誌論文] Antagonism of NMDA receptors by butanesulfonyl-homospermine guanidine and neuroprotective effects in in vitro and in vivo.2012

    • 著者名/発表者名
      Masuko, T., Suzuki, T., Miyake, M., Kusama-Eguchi, K., Kizawa, Y., Tomono, K., Kashiwagi, K., Igarashi, K., and Kusama, T.
    • 雑誌名

      Neurosci Lett.

      巻: 506 ページ: 251-255

    • DOI

      10.1016/j.neulet.2011.11.017

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Increase in cell viability by polyamines through stimulation of the synthesis of ppGpp regulatory protein and ω protein of RNA polymerase in Escherichia coli.2012

    • 著者名/発表者名
      Terui, Y., Akiyama, M., Sakamoto, A., Tomitori, H., Yamamoto, K., Ishihama, A., Igarashi, K., and Kashiwagi, K.
    • 雑誌名

      Int. J. Biochem. Cell Biol.

      巻: 44 ページ: 412-422

    • DOI

      10.1016/j.biocel.2011.11.017

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Augmented glutathione synthesis decreases acrolein toxicity.2012

    • 著者名/発表者名
      Tomitori, H., Nakamura, M., Sakamoto, A., Terui, Y., Yoshida, M., Igarashi, K., and Kashiwagi, K.
    • 雑誌名

      Biochem. Biophys. Res. Commun.

      巻: 418 ページ: 110-115

    • DOI

      10.1016/j.bbrc.2011.12.143

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Structure and function of polyamine-amino acid antiporters CadB and PotE in Escherichia coli.2012

    • 著者名/発表者名
      Tomitori, H., Kashiwagi, K., and Igarashi, K.
    • 雑誌名

      Amino Acids

      巻: 42 ページ: 733-740

    • DOI

      10.1007/s00726-011-0989-9

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Relationship between metabolic disorders and relative risk values of brain infarction estimated by protein-conjugated acrolein, IL-6 and CRP together with age.2011

    • 著者名/発表者名
      Yoshida, M., et al.
    • 雑誌名

      Clin. Chim. Acta

      巻: 412 ページ: 339-342

    • DOI

      10.1016/j.cca.2010.11.003

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Brain infarction correlates more closely with acrolein than with reactive oxygen species.2011

    • 著者名/発表者名
      Saiki, R., et al.
    • 雑誌名

      Biochem. Biophys. Res. Commun.

      巻: 404 ページ: 1044-1049

    • DOI

      10.1016/j.bbrc.2010.12.107

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Separation of proteins using supramolecular gel electrophoresis.2011

    • 著者名/発表者名
      Yamamichi, S., Jinno, Y., Haraya, N., Oyoshi, T., Tomitori, H., Kashiwagi, K., and Yamanaka, M.
    • 雑誌名

      Chem. Commun.

      巻: 47 ページ: 10344-10346

    • DOI

      10.1039/C1CC13826J

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Characterization of genes for polyamine modulon.2011

    • 著者名/発表者名
      Igarashi, K., and Kashiwagi, K.
    • 雑誌名

      Methods Mol. Biol.

      巻: 720 ページ: 51-65

    • DOI

      10.1007/978-1-61779-034-8_3

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Identification and assays of polyamine transport systems in Escherichia coli and Saccharomyces cerevisiae.2011

    • 著者名/発表者名
      Kashiwagi, K., and Igarashi, K.
    • 雑誌名

      Methods Mol. Biol.

      巻: 720 ページ: 295-308

    • DOI

      10.1007/978-1-61779-034-8_18

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Use of polyamine metabolites as markers for stroke and renal failure.2011

    • 著者名/発表者名
      Igarashi, K., and Kashiwagi, K.
    • 雑誌名

      Methods Mol. Biol.

      巻: 720 ページ: 395-408

    • DOI

      10.1007/978-1-61779-034-8_25

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Protein-conjugated acrolein as a biochemical marker of brain infarction.2011

    • 著者名/発表者名
      Igarashi, K., and Kashiwagi, K.
    • 雑誌名

      Nutr. Food Res.

      巻: 55 ページ: 1332-1341

    • DOI

      10.1002/mnfr.201100068

    • 査読あり
  • [学会発表] ポリアミンによる大腸菌二成分制御系蛋白質UvrY及びCpxR合成促進に基づくバイオフィルム形成上昇.2012

    • 著者名/発表者名
      坂本明彦
    • 学会等名
      日本薬学会第132年会
    • 発表場所
      北海道大学
    • 年月日
      2012年3月29日
  • [学会発表] 脳梗塞患者における尿中アクロレイン―グルタチオン代謝物3-HPMA(3-ヒドロキシプロピルメルカプツール酸)の低下.2012

    • 著者名/発表者名
      柏木敬子
    • 学会等名
      日本ポリアミン学会第3回年会
    • 発表場所
      さいたま市民会館おおみや
    • 年月日
      2012年1月26日
  • [学会発表] ppGpp合成及び機能促進によるポリアミンの大腸菌の生存率上昇に果たす役割.2011

    • 著者名/発表者名
      坂本明彦
    • 学会等名
      第23回微生物シンポジウム
    • 発表場所
      千葉科学大学
    • 年月日
      2011年9月3日
  • [学会発表] 原核細胞と真核細胞のポリアミンモジュロン:ポリアミンによる遺伝子発現制御の包括的理解.2011

    • 著者名/発表者名
      柏木敬子
    • 学会等名
      第84回日本生化学会大会(招待講演)
    • 発表場所
      国立京都国際会館
    • 年月日
      2011年9月21日
  • [学会発表] Structure and functions of R domains of NMDA receptors NR1 and NR2B.2011

    • 著者名/発表者名
      Kashiwagi, K.
    • 学会等名
      2011 Gordon Research Conference on Polyamines
    • 発表場所
      Waterville Valley, NH, USA
    • 年月日
      2011年6月20日

URL: 

公開日: 2013-07-10  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi