ギャップ結合のポリアミン感受性はゼブラフィッシュの体表模様形成に必要である
Polyamine sensitivity of gap junctions is required for skin pattern formation in zebrafish
2012年6月26日 Scientific Reports 2 : 473 doi: 10.1038/srep00473
ギャップ結合は隣接する細胞同士を連結し、直接的で双方向的な低分子化合物の伝搬を可能にする。in vitroの実験系で示されている特定のギャップ結合にみられるポリアミン感受性は、ギャップ結合に整流性（方向性）を生じさせることが知られている。本研究では、in vivoにおいてのギャップ結合のポリアミン感受性が、ゼブラフィッシュの体表模様形成に重要であることを報告する。ゼブラフィッシュの遺伝子組み換え実験により、複数のコネキシン遺伝子が、ゼブラフィッシュ変異体のスポット模様を、野生型にみられるストライプ模様に相補できることが示された。また、コネキシンＮ末端領域への変異導入解析からは、ポリアミン結合部位と予測されているExxxEモチーフがゼブラフィッシュの体表模様形成に必要であることが示された。更に、ポリアミン代謝酵素であるスペルミジン/スペルミンN1-アセチルトランスフェラーゼ（SSAT）の異所的発現が体表模様の変化を引き起こしたことからも、ギャップ結合におけるポリアミン感受性の重要性が示された。本研究は、ギャップ結合のポリアミン感受性が生体内で生理学的に意味のある機能をもち、動物での体表模様形成に関与することを示す初めての報告である。
渡邉 正勝1, 渡辺 大祐1 & 近藤 滋1
- 大阪大学 大学院生命機能研究科
Gap junctions allow the direct and bidirectional transfer of small molecules between cells. Polyamine sensitivity, which has been observed for a certain gap junction in vitro, confers rectification property to gap junction. Here we report that the polyamine sensitivity of gap junctions in vivo is crucial for skin pattern formation in zebrafish. Transgenic experiments have revealed that several connexin genes were able to rescue the spot phenotype of mutant zebrafish. Mutational analyses of the N-terminal region of connexins revealed that the ExxxE motif, a hypothetical polyamine-binding site, was important for connexin's role in pattern formation. Ectopic expression of spermidine/spermine N1-acetyltransferase (SSAT), a polyamine metabolic enzyme, also caused stripe pattern changes, which further indicates that the polyamine sensitivity of gap junctions is crucial. This is the first report to show that polyamine sensitivity has a physiologically relevant function and is related to skin pattern formation in animals.
