シナプス小胞型グルタミン酸輸送体の構造・機能と生理的意義

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15016079
• Research Institution: Okayama University
• Principal Investigator: 森山 芳則 岡山大学, 大学院・自然科学研究科, 教授 (10150658)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 大塚 正人 岡山大学, 自然生命科学研究支援センター, 助手 (30243489)
• Keywords: glutamate / VGLUT / シグナル伝達 / トランスポーター / 神経科学 / トポロジー / 共役イオン

Research Abstract

構造・機能研究:シナプス小胞型グルタミン酸輸送体(vesicular glutamate transporter 2,VGLUT2)の昆虫細胞を用いた大量発現・精製系を構築し、トランスポーターの高純度精製品を得た。これを用いて結晶化を試みている。VGLUT2の各部位に対する特異抗体を調製し、これを用いて膜内トポロジーを決定した。VGLUTは膜電位依存性にグルタミン酸を輸送する一方、Na^+と無機リン酸をグルタミン酸と逆方向に輸送する。このいわゆる基質と共役イオンと輸送の方向性に関する多芸性を支えるアミノ酸残基をアミノ酸置換法とCOS細胞ならびにカエル卵の発現系を用い解析している。グルタミン酸輸送活性が低下するアミノ酸残基を一つ同定した。
生理的意義に関する研究:VGLUTsがCNS以外に複数の末梢組織(特に内分泌細胞と精原細胞)に発現していることを見出した。特に膵臓のランゲルハンス氏島においてはVGLUTがグルカゴン顆粒に存在し機能していることを実証した。すなわち、ラ氏島においては、グルタミン酸がグルカゴンとともにα細胞より分必され血糖調節ホルモンの分泌の重要な制御因子となっている。その他の細胞に発現しているVGLUTも機能的であり、グルタミン酸による細胞間のシグナル伝達が神経以外の細胞にも見られる普遍性の高い機構であることを実証しつつある。ラ氏島β細胞におけるVGLUT2ノックインマウスの解析も進めている。

Research Products

• [Publications] M.Hayashi, M.Otsuka, R.Morimoto, A.Muroyama, S.Uehara, A.Yamamoto, Y.Moriyama: "Vesicular inhibitory amino acid transporter in present in glucagon-containing secretory granules in αTC6 cells, mouse clonal α cells, and α cells of islets of Langerhans"Diabetes. 52. 2066-2074 (2003)
• [Publications] T.F.Taraschi, M.O'Donnell, S.Martinez, T.Schneider, D.Trelka, L.Tilley, Y.Moriyama: "Generation of an erythrocyte protein secretory system by Plasmodium falciparum Malaria parasites"Blood. 102. 3420-3426 (2003)
• [Publications] M.Hayashi, R.Morimoto, A.Yamamoto, Y.Moriyama: "Expression and localozation of vesicular glutamate transporters in pancreatic islets, upper gastrointestinal tract, and testis"The Journal of Histochemistry & Cytochemistry. 51. 1375-1390 (2003)
• [Publications] Y.Moriyama, M.Hayashi, S.Yatsushiro: "Vacuolar proton pump in Plasmodium falciparum"J.Bioenerg.Biomembr.. 35(4). 367-375 (2003)
• [Publications] Y Moriyama, M Hayashi: "Glutamatergic signaling in islet of Langerhans : A thread entangled.(review)"TRENDS in Pharmacological Sciences. 24. 511-517 (2003)
• [Publications] 高森 茂雄, 森山 芳則: "グルタミン酸化学伝達の鍵分子:小胞型グルタミン酸トランスポーター(special review)"細胞工学. 22(4). 441-447 (2003)
• [Publications] 高森茂雄, 森山芳則: "小胞型グルタミン酸トランスポーターの発見とグルタミン酸シグナリングの新展開(short review)"蛋白質核酸酵素. 48(13). 1816-1823 (2003)
• [Publications] T.Anno, S.Uehara, H.Katagiri, Y.Ohta, K.Ueda, H.Mizuguchi, Y.Moriyama, Y.Oka, Y.Tanizawa: "Overexpression of constitutively activated glutamate dehydrogenase induces insulin secretion through enhanced glutamate oxidation"Am.J.Physiol.Endocrinol Metab.. 286(2). E280-E285 (2004)
• [Publications] S.Uehara, A.Muroyama, N.Echigo, R.Morimoto, M.Otsuka, S.Yatsushiro, Y.Moriyama: "Metabotropic glutamate receptor type 4 is involved in auto-inhibitory cascade for glucagon secretion by α cells of islet of Langerhans"Diabetes. 53(in press). (2004)
• [Publications] Y Moriyama, A.Yamamoto: "Glutamatergic chemical transmission : Look! Here, there, and anywhere.(mini-review)"J.Biochem.. 135(2). 155-163 (2004)
• [Publications] 森山芳則: "血糖制御の新しい視点:ランゲルハンス氏島におけるグルタミン酸シグナリング(総説)"糖尿病学((株)診断と治療社). (印刷中). (2004)
• [Publications] 森山芳則: "グルタミン酸によるα細胞とβ細胞の分泌性能制御(総説)"分子糖尿病学の進歩. (印刷中). (2004)