ポリアミンとRNA、蛋白質との相互作用に基づく細胞機能のモジュレーション

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14370739
• Research Institution: Chiba University
• Principal Investigator: 五十嵐 一衛 千葉大学, 大学院・薬学研究院, 教授 (60089597)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 柏木 敬子 千葉大学, 大学院・薬学研究院, 助教授 (80169424)
• Keywords: ポリアミン / スペルミジン / スペルミン / モジュロン / RF2 / フレームシフト / NMDA受容体

Research Abstract

1.ポリアミンにより翻訳レベルで合成促准を受ける更なる蛋白質を探索したところ、rRNA合成、ある種のtRNA合成及びエネルギー産生に関与する3種のmRNAの合成を促進する転写因子FisとFe輸送蛋白質mRNAの合成を促進する転写因子FecI(σ^<18>)がポリアミンにより合成促進を受けることが明らかとなった。Fis及びFecI mRNAは蛋白質合成開始に重要なShine-Dalgarno(SD)配列が明瞭でなく、SD配列をmRNA中に人為的に作ると、ポリアミン非存在下での蛋白質合成能が上昇し、ポリアミンによる促進が認められなくなった。
2.大腸菌の終結因子RF2のmRNAは26番目に終止コドンが存在し、+1 frameshiftによりRF2が合成される。このframeshiftに対するポリアミンの効果を検討したところ、RF2 mRNAに対するRF2の量が少ない時、すなわち対数増殖期初期にポリアミンがこの+1 frameshiftを促進することが明らかとなった。
3.神経可塑性に重要な役割を果たすグルタミン酸受容体のサブタイプの一つであるNMDA受容体活性を、ポリアミンが脱分極時に促進することが明らかとなったので、ポリアミンが脳中をどのように循環しているかを検討した。ポリアミンの取り込みは、シナプス小胞、シナプトソーム、グリア細胞で認められ、スペルミンがシナプス小胞に蓄積することが明らかとなった。また、脱分極時に海馬のスライスよりポリアミンが遊離することを明らかにした。以上の結果より、ポリアミンが脳でニューロモジュレーターとして機能していることが強く示唆された。

Research Products

• [Publications] Masuko, T. et al.: "Polyamine transport, accumulation, and release in brain"J.Neurochem.. 84. 610-617 (2003)
• [Publications] Williams, K. et al.: "Pharmacology of σ2 glutamate receptors : Effect of pentamidine and protons"J.Pharmacol.Exp.Ther.. 305. 740-748 (2003)
• [Publications] Sakata, K. et al.: "Acrolein produced from polyamines as one of the uremic toxins"Biochem.Soc.Trans.. 31. 371-374 (2003)
• [Publications] Sakata, K. et al.: "Increase in putrescine, amine oxidase, and acrolein in plasma of renal failure patients"Biochem.Biophys.Res.Commun.. 305. 143-149 (2003)
• [Publications] Low, C.-H.et al.: "Molecular determinants of proton-sensitive N-methyl-D-aspartate receptor gating"Mol.Pharmacol.. 63. 1212-1222 (2003)
• [Publications] Soksawatmaekhin, W. et al.: "Excretion and uptake of cadaverine by CadB and its physiological functions in Escherichia coli"Mol.Microbiol.. 51(in press). (2004)