生体微細生体微細構造学分野　

Department of Ultrastructural Resea

教授　 鈴木康弘
講師　 平芳一法
講師（非常勤）　花田敬吾
技官　 小岸　久美子
大学院生　 李　中原

[研究概要]
本研究分野では、２つの独立した研究を行っている．一つは肺サーファクタントのアポ蛋白に関するものであり、他の一つは遺伝子の転写調節機構に関するものである．
(1) 肺表面活性物質に関する研究　肺表面活性物質のアポ蛋白の機能と，その肺疾患への関与について研究を行っている．特に，4種のアポ蛋白のうちで、疎水性アポ蛋白ＢとＣは，表面活性の発現には不可欠であり，また肺胞蛋白症で見られる異常なアポ蛋白Cは，肺内の脂質や蛋白の排除機構を阻害し，本症の発症に大きく関与する可能性を示した．サーファクタントの産生細胞である肺胞II型細胞は，肺胞表面の大部分を被覆するI型上皮の前駆細胞として，傷害を受けた肺の組織修復にも重要な細胞であるが，培養すると急速に分化形質を失って扁平なI型様細胞になり，この細胞による蛋白の代謝の機構を明らかにするためには，分化形質を保持した長期培養系を確立することが当面の課題となっている．
(2) 遺伝子の転写調節機構に関する研究　ある種の遺伝子では，RNA Polymerase IIが転写を開始した後，その伸展反応を停止する事により，転写調節を行っている．この状態のRNA Polymerase IIをPaused polymeraseと呼ぶ．この現象はいくつかの遺伝子（c-myc, c-fos, EGF receptor, adenosine deaminase, HSP70, HSP26, etc.)で見つかり，一般的な現象として認識され，転写調節の重要な一過程と考えられているが，その生物学的意義は不明であった．その生物学的意義を探るため，モデルシステムを作成し，解析を行った．その結果，Paused Polymeraseは遺伝子の活性化の初期速度をあげるのに寄与していることが明らかになった．しかし．転写の開始と対になる終結への関与，転写を急速に停止させるということへの関与も想定され，現在そちらの解析を行っている．また、pauseした状態から急速に転写を再開するのに必要な因子に興味を抱き，その解析を進行中である．
Paused Polymeraseを維持する代表的な遺伝子であるショウジョウバエHSP70遺伝子は，その遺伝子の転写調節領域に，GAGA因子結合領域を持つ．GAGA因子はクロマチンの解きほぐしに関与することが知られている因子であるが，Paused Polymeraseを解析する過程で転写因子として，転写そのものに関与していることを明らかにした．従来言われていたように，クロマチン構造を崩すだけでなく，RNA Polymerase IIそのものと何らかの関係を持ち，転写の活性化に関与しているようである．この機構明らかにするため，現在その解析を進めている（平芳）．

In this department 2 independent researches are in progress: the function of surfactant apoproteins and the mechanism of gene transcription.
(1) Role of surfactant apoproteins　 We are investigating the function of surfactant apoproteins and their relationship to lung diseases. Hydrophobic surfactant apoproteins (SP) B and C are inevitable for the high surface activity of surfactant and , in pulmonary alveolar proteinosis, abnormal SP-C possibly relates to the pathogenesis by inhibiting the clearance of lipids and proteins from alveoli. Type II epithelial cells are important both as the precursor cells of type I cells in repair of damaged lungs and as surfactant producing cells. We are now trying to establish prolonged culture system of these cells without losing their phenotypic expression for studies of apoprotein metabolism.
(2) Mechanism of gene transcription In Drosophila cell, an RNA polymerase is present on the 5' end of the uninduced hsp70 gene and is transcriptionaly engaged, but paused. The polymerase has ready access to this uninduced gene and can initiate transcription, but is impeded from progressing beyond early elongation. To analyze the biological role of the paused polymerase, we developed the model system. The results showed the possibility of the function of paused polymerase for quick activation of the gene. GAGA factor, a general transcription factor found to interact with GA･CT repeats present in Drosophila is capable of binding to heat shock promoter sequences under non heat shock condition. GAGA factor is directly responsible for the displacement of histones from the heat shock promoter. In addition to the replacement of chromatin structure, we found the direct function as a transcription acrivator on the GAGA factor.
We focus on the detail analyses of the function of GAGA factor and mechanism of paused polymerase.