脳変性症におけるミトコンドリアの形成制御に関する分子生物学的研究

• Project/Area Number: 03263222
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Institution: Jichi Medical University
• Principal Investigator: 太田 成男 自治医科大学, 医学部, 助教授 (00125832)
• Project Period (FY): 1991
• Project Status: Completed (Fiscal Year 1991)
• Budget Amount: ¥2,200,000 (Direct Cost: ¥2,200,000); Fiscal Year 1991: ¥2,200,000 (Direct Cost: ¥2,200,000)
• Keywords: ミトコンドリア / ミトコンドリア脳筋症 / ATP合成酵素 / 呼吸鎖 / tRNA / ミトコンドリアDNA / 転写制御

Research Abstract

ミトコンドリア形成制御機構自体がまだ十分に解明されていない点が多く存在するので、脳を中心としたミトコンドリア形成機構解明のために以下の研究を行った。
1.ミトコンドリアタンパク質のゲノム遺伝子のクロ-ニング
ミトコンドリアタンパク質の脳・中枢神経系において特異的に発現する遺伝子とその構造を明らかにする目的で、ヒトATP合成酵素のαサブユニットとγサブユニット遺伝子をクロ-ニングし、塩基配列を決定した。
2.ミトコンドリアタンパク質遺伝子の転写制御領域の決定
ATP合成酵素βサブユニット遺伝子の5′上流領域を分子生物学的常法によって転写に必須な領域と転写制御領域を新たに決定した。
3.ミトコンドリア脳筋症由来ミトコンドリアの挙動
慢性進行性外眼麻痺CPEO患者由来ミトコンドリアをHeLa細胞に導入し、欠失ミトコンドリアDNA(mtDNA)の挙動を調べた。そして欠失mtDNAは正常mtDNAに比べ増殖速度が速いことを見い出した。また、タンパク質合成速度は欠失mtDNAが60%を閾値に急速に低下した。脳卒中様症状を呈するミトコンドリア筋症・脳症(MELAS)では4%程度正常mtDNAがあるとタンパク質は合成されるものの高分子タンパク質合成速度は低下していた。すなわちミトコンドリア脳筋症の各病型では、変異mtDNAによるタンパク質合成低下のプロファイルも異なっていることが明らかとなった。

Research Products

• [Publications] M.Harada et al.: "The alphal betal heterodimer,the unit of ATP synthase" Biochim.Biophys.Acta. 1056. 279-284 (1991)
• [Publications] S.Matsuda et al.: "The alpha‐ketoacid dehydrogenase complexes.Sequence similarity of rat pyruvate dehydrogenase with E.coli and Azotobacter vinelandii alpha‐ketoglutarate dehydrogenase" Biochim.Biophys.Acta. 1089. 1-7 (1991)
• [Publications] Y.Yamaguchi et al.: "Analysis on the survival of human mature eosinophils:Interleukin‐5 prevents apoptosis in mature human eosinophils" Blood. 78. 2542-2547 (1991)
• [Publications] Y.Kobayashi et al.: "Respiration deficient cells are caused by a single point mutation in the mitochondrial tRNA‐Leu(UUR) gene in MELAS(mitochondrial myopathy,encephalopathy,lactic acidosis and strokeloke episodes)" Am.J.Hum.Genetics. 49. 590-599 (1991)
• [Publications] K.Nakano et al.: "Purification and molecular cloning of the succinyltransferase of rat alpha‐ketoglutarate dehydrogenase complex.It does not have a sequence motif of the putative E3 and/or E1 binding site." J.Biol.Chem.266. 19013-19017 (1991)
• [Publications] J‐I.Hayashi et al.: "Introduction of disease‐related mitochondrial DNA deletions into HeLa cells lacking mitochondrial DNA results in mitochondrial dysfunction" Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.88. 10614-10618 (1991)
• [Publications] S.Ohta et al.(T.Sato,S.DIMauro eds): "Regulation of gene expression for the nuclear‐encoded mitochondrial proteins in mammalian cells in “Progress in Neuropathology"" Ravvn Press, 11 (1991)
• [Publications] Y.Kagawa et al.(T.Sato,S.DiMauro eds): "Multiple deletions of mitochondrial DNA in patients with familial mitochondrial myopathy.in “Progress in Neurpathology"" Raven Press, 12 (1991)