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

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 23590088
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 生物系薬学
• 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)
• 連携研究者: 富取 秀行 元千葉科学大学, 薬学部, 准教授 (30337381) ; 照井 祐介 千葉科学大学, 薬学部, 准教授 (60433687)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2013
• キーワード: 生理活性アミン / ポリアミン / アクロレイン / 脳・神経 / NMDA受容体 / プトレスシン輸送 / スペルミジン / スペルミン

研究概要

細胞増殖因子ポリアミン（プトレスシン、スペルミジン、スペルミン）の機能解明とその濃度調節機序解明を目指して研究を行った。その結果、１）大腸菌の5種の蛋白質がポリアミンにより翻訳レベルで合成促進をうけ、生存率維持に働くことを明らかにした。２）ポリアミンによる脳機能調節に関して、NMDA受容体調節領域（R domain）上のスペルミンとイフェンプロジルの結合部位を同定し、これらの結合によるR domainの構造変化を解析した。また、脳機能障害に深く関与するポリアミン代謝物アクロレインの細胞障害機序を解析した。３）大腸菌の2種のプトレスシン輸送系の生理機能を明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] Distinction between mild cognitive impairment and Alzhemer's disease by CSF amyloidβ40 andβ42, and protein-conjugated acrolein (2014)
  • 著者名/発表者名: Mizoi, M., Yoshida, M., Saiki, R., Waragai, M., Uemura, K., Akatsu, H., Kashiwagi, K., and Igarashi, K
  • 雑誌名: Clin. Chim. Acta 巻: 430 ページ: 150-155
  • 査読あり
• [雑誌論文] Properties of putrescine uptake by PotFGHI and PuuP and their physiological significance in Escherichia coli (2014)
  • 著者名/発表者名: Terui, Y., Saroj, S. D., Sakamoto, A., Yoshida, T., Higashi, K., Kurihara, S., Suzuki, H., Toida, T., Kashiwagi, K., and Igarashi, K
  • 雑誌名: Amino Acids 巻: 46 ページ: 661-670
  • 査読あり
• [雑誌論文] Acrolein stimulates the synthesis of IL-6 and CRP in thrombosis model mice and cultured cells (2013)
  • 著者名/発表者名: Saiki, R., Hayashi, D., Ikuo, Y., Nishimura, K., Ishii, I., Kobayashi, K., Chiba, K., Toida, T., Kashiwagi, K., and Igarashi, K
  • 雑誌名: J. Neurochem 巻: 127 ページ: 652-659
  • 査読あり
• [雑誌論文] Prediction of the interaction between spermidine and G-G mismatch containing acceptor stem in tRNA^<Ile>: Molecular modeling, density functional theory, and molecular dynamics study (2013)
  • 著者名/発表者名: Hayashi, Y., Sugiyama, H., Suganami, A., Higashi, K., Kashiwagi, K., Igarashi, K., and Kawauchi, S
  • 雑誌名: Biochem. Biophys. Res. Commun 巻: 441 (4) ページ: 999-1004
  • 査読あり
• [雑誌論文] Expression, purification, crystallization, and preliminary crystallographic analysis of spermidine acetyltransferase from Escherichia coli (2013)
  • 著者名/発表者名: Niiyama, M., Sugiyama, S., Hirose, M., Ishikawa, S., Tomitori, H., Higashi, K., Yamashita, T., Adachi, H., Takano, K., Murakami, S., Murata, M., Inoue, T., Mori, Y., Kashiwagi, K., Matsumura, H., and Igarashi, K
  • 雑誌名: Acta Crystallogr 巻: F69 ページ: 884-887
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spermidine is required for morphogenesis in the human pathogenic fungus, Penicillium marneffei (2013)
  • 著者名/発表者名: Kummasook, A., Cooper, C. R. Jr., Sakamoto, A., Terui, Y., Kashiwagi, K., and Vanittanakorn, N
  • 雑誌名: Fungal Genet. Biol 巻: 58-59 ページ: 25-32
  • 査読あり
• [雑誌論文] Role of polyamines at the G1/S boundary and G2/M phase of the cell cycle (2013)
  • 著者名/発表者名: Yamashita, T., Nishimura, K., Saiki, R., Okudaira, H., Tome, M., Higashi, K., Nakamura, M., Terui, Y., Fujiwara, K., Kashiwagi, K., and Igarashi, K
  • 雑誌名: Int. J. Biochem. Cell Biol 巻: 45 ページ: 1042-1050
  • 査読あり
• [雑誌論文] In vitro and in vivo evaluation of polymethylene tetraamine derivatives as NMDA receptor channel blockers (2013)
  • 著者名/発表者名: Saiki, R., Yoshizawa, Y., Minarini, A., Milelli, A., Marchetti, C., Tumiatti, V., Toida, T., Kashiwagi, K., and Igarashi, K
  • 雑誌名: Bioorg. Med. Chem. Lett 巻: 23 ページ: 3901-3904
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis and evaluation of pyrrole polyamide-2'-deoxyguanosine 5'-phosphate hybrid (2013)
  • 著者名/発表者名: Kawashima, E., Nakanishi, Y., Terui, Y., Tomitori, H., Kashiwagi, K., Ohba, Y., and Kamaike, K
  • 雑誌名: Nucleosides, Nucleotides Nucleic Acids 巻: 32 ページ: 196-205
  • 査読あり
• [雑誌論文] Inactivation of GAPDH as one mechanism of acrolein toxicity (2013)
  • 著者名/発表者名: Nakamura, M., Tomitori, H., Suzuki, T., Sakamoto, A., Terui, Y., Saiki, R., Dohmae, N., Igarashi, K., and Kashiwagi, K
  • 雑誌名: Biochem. Biophys. Res. Commun 巻: 430 ページ: 1265-1271
  • 査読あり
• [雑誌論文] Enhanced biofilm formation and/or cell viability by polyamines through stimulation of response regulators UvrY and CpxR in the two-component signal transducing systems, and ribosome recycling factor (2012)
  • 著者名/発表者名: Sakamoto, A., Terui, Y., Yamamoto, T., Kasahara, T., Nakamura, M., Tomitori, H., Yamamoto, K., Michael, A. J., Igarashi, K., and Kashiwagi, K
  • 雑誌名: Int. J. Biochem. Cell Biol 巻: 44 ページ: 1877-1886
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structural change of R domain heterodimer of NMDA receptor GluN1 and GluN2B through binding of spermine and ifenprodil (2012)
  • 著者名/発表者名: Tomitori, H., Suganami, A., Saiki, R., Mizuno, S., Yoshizawa, Y., Masuko, T., Tamura, Y., Nishimura, K., Toida, T., Williams, K., Kashiwagi, K., and Igarashi, K
  • 雑誌名: J. Pharmacol. Exp. Ther 巻: 343 ページ: 82-90
  • 査読あり
• [雑誌論文] Increased protein-conjugated acrolein and amyloid-β40/42 ratio in plasma of patients with mild cognitive impairment and Alzheimer's disease (2012)
  • 著者名/発表者名: Waragai, M., Yoshida, M., Mizoi, M., Saiki, R., Kashiwagi, K., Takagi, K., Arai, H., Tashiro, J., Hashimoto, M., Iwai, N., Uemura, K., and Igarashi, K
  • 雑誌名: J. Alzheimer's Dis 巻: 32 ページ: 33-411
  • 査読あり
• [雑誌論文] Inverse correlation between stroke and urinary 3-hydroxypropyl mercapturic acid, an acrolein-glutathione metabolite (2012)
  • 著者名/発表者名: Yoshida, M., Mikami, T., Higashi, K., Saiki, R., Mizoi, M., Fukuda, K., Nakamura, T., Ishii, I., Nishimura, K., Toida, T., Tomitori, H., Kashiwagi, K., and Igarashi, K
  • 雑誌名: Clin. Chim. Acta 巻: 413 ページ: 753-759
  • 査読あり
• [雑誌論文] Increase in cell viability by polyamines through stimulation of the synthesis of ppGpp regulatory protein andωprotein 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
  • 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
  • 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
  • 査読あり
• [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., Kusama, T
  • 雑誌名: Neurosci Lett 巻: 506 ページ: 251-255
  • 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
  • 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: Mol. Nutr. Food Res 巻: 55 ページ: 1332-1341
  • 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
  • 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
  • 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
  • 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., Park, H., Ishii, I., Yoshida, M., Nishimura, K., Toida, T., Tatsukawa, H., Kojima, S., Ikeguchi, Y., Pegg, A. E., Kashiwagi, K., and Igarashi, K
  • 雑誌名: Biochem. Biophys. Res. Commun 巻: 404 ページ: 1044-1049
  • 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., Mizoi, M., Saiki, R., Kobayashi, E., Saeki, N., Wakui, K., Kusaka, T., Takizawa, H., Kashiwado, K., Suzuki, N., Fukuda, K., Nakamura, T., Watanabe, S., Tada, K., Tomitori, H., Kashiwagi, K., and Igarashi, K
  • 雑誌名: Clin. Chim. Acta 巻: 412 ページ: 339-342
  • 査読あり
• [学会発表] 酸化ストレス下におけるポリアミンモジュロンの生理的役割解明 (2014)
  • 著者名/発表者名: 山本拓, 吉田健人, 照井祐介, 坂本明彦, 山本兼由, 石浜明, 鈴木秀之, 五十嵐一衛, 柏木敬子
  • 学会等名: 日本ポリアミン学会第5回年会
  • 発表場所: 銚子・千葉科学大学
  • 年月日: 2014-01-23
• [学会発表] アクロレイン耐性細胞Neuro2a-ATD-2の毒性解除機構の解明 (2014)
  • 著者名/発表者名: 中村瑞穂, 坂本明彦, 照井祐介, 富取秀行, 斎木遼太郎, 吉田円, 五十嵐一衛, 柏木敬子
  • 学会等名: 日本ポリアミン学会第5回年会
  • 発表場所: 銚子・千葉科学大学
  • 年月日: 2014-01-23
• [学会発表] Role of polyamines at the G1/S boundary and G2/M phase of the cell cycle (2013)
  • 著者名/発表者名: Kashiwagi, K., Yamashita, T., Nishimura, K., Saiki, R., Okudaira, H., Tome, M., Higashi, K., Nakamura, M., Terui, Y., Fujiwara, K., Igarashi, K
  • 学会等名: 2013 Gordon Research Conference on Polyamines
  • 発表場所: Waterville Valley, NH, USA
  • 年月日: 20130616-20
• [学会発表] 酸化ストレス下における大腸菌のポリアミンの生存率維持の役割 (2013)
  • 著者名/発表者名: 照井祐介, 坂本明彦, 玉田朗人, 市原朋昌, 山本拓, 山本兼由, 石浜明,五 十嵐一衛, 柏木敬子
  • 学会等名: 第86回日本生化学会大会
  • 発表場所: 横浜・パシフィコ横浜
  • 年月日: 2013-09-13
• [学会発表] 大腸菌プトレスシン輸送蛋白質PotFGHI及びPuuPの生理的意義の解明 (2013)
  • 著者名/発表者名: 照井祐介, Sunil D. Saroj, 坂本明彦, 吉田健人, 東恭平, 斎木遼太郎, 栗原新, 鈴木秀之, 戸井田敏彦, 柏木敬子, 五十嵐一衛
  • 学会等名: 日本薬学会第133年会
  • 発表場所: 横浜・パシフィコ横浜
  • 年月日: 2013-03-30
• [学会発表] 大腸菌及び動物細胞におけるポリアミンによる翻訳の効率化機構 (2013)
  • 著者名/発表者名: 柏木敬子,五十嵐一衛
  • 学会等名: シンポジウム「神秘の生理活性物質ポリアミン研究の新展開」日本農芸化学会2013仙台大会
  • 発表場所: 東北大学川内キャンパス
  • 年月日: 2013-03-27
• [学会発表] GAPDHを介したアクロレイン毒性機序の解明 (2013)
  • 著者名/発表者名: 中村瑞穂, 富取秀行, 鈴木健裕, 照井祐介, 斎木遼太郎, 堂前直, 五十嵐一衛, 柏木敬子
  • 学会等名: 日本ポリアミン学会第4回大会
  • 発表場所: 松島・ホテル大観荘
  • 年月日: 2013-01-25
• [学会発表] ポリアミンによるバイオフィルム形成能及び生存率の上昇 (2012)
  • 著者名/発表者名: 坂本明彦, 照井祐介, 山本拓, 笠原拓馬, 富取秀行, 山本兼由, 石浜明, 五十嵐一衛, 柏木敬子
  • 学会等名: 第85回日本生化学会大会
  • 発表場所: マリンメッセ福岡
  • 年月日: 2012-12-15
• [学会発表] Structural change of R domain heterodimer of NMDA receptor GluN1 and GluN2B through binding of spermine and ifenprodil (2012)
  • 著者名/発表者名: Kashiwagi, K., Tomitori, H., Suganami, A., Saiki, R., Mizuno, S., Yoshizawa, Y., Masuko, T., Tamura, Y., Nishimura, K., Toida, T., Williams, K., Igarashi, K
  • 学会等名: International Congress on"Polyamines : Biological and Clinical Perspectives"
  • 発表場所: Istanbul, Turkey, Istanbul Kültür University
  • 年月日: 2012-09-03
• [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, 照井祐介, 山本拓, 笠原拓馬, 富取秀行, 山本兼由, 石浜明, 五十嵐一衛, 柏木敬子
  • 学会等名: 日本薬学会第132年会
  • 発表場所: 日北海道大学高等教育推進機構
  • 年月日: 2012-03-29
• [学会発表] マウス神経芽細胞腫及びマウス乳がん細胞におけるアクロレイン毒性の解毒機構 (2012)
  • 著者名/発表者名: 富取秀行, 中村瑞穂, 坂本明彦, 照井祐介, 吉田円, 柏木敬子, 五十嵐一衛
  • 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小ホール
  • 年月日: 2012-01-26
• [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., Mizuno, S., Tomitori, H., Yoshizawa, Y., Han, X., Higashi, K., Saiki, R., Nishimura, K., Toida, T., Williams, K., Igarashi, K
  • 学会等名: 2011 Gordon Research Conference on Polyamines
  • 発表場所: Waterville Valley, NH, USA, Waterville Valley Resort
  • 年月日: 20110620-23
• [学会発表] ポリアミンによるppGppの合成促進及びRpoZ-ppGpp複合体を介したRNA合成調節による大腸菌の生存率上昇. (2011)
  • 著者名/発表者名: 坂本明彦, 照井祐介, 秋山真律子, 富取秀行, 山本兼由, 石浜明, 五十嵐一衛, 柏木敬子
  • 学会等名: 第84回日本生化学会大会
  • 発表場所: 国立京都国際会館
  • 年月日: 2011-09-23
• [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, 五十嵐一衛
  • 学会等名: 第84回日本生化学会大会シンポジウム「いろいろな生物に見られるポリアミンの多様な機能と代謝」シンポジスト
  • 発表場所: 国立京都国際会館
  • 年月日: 2011-09-21