エラスチンを構成する新アミノ酸アロデスモシンの生合成と生理機能に関する研究

1990 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 02660293
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 須山 享三 東北大学, 農学部, 助教授 (70005635)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 菅原 弘 東北大学, 農学部, 教務職員 (80089797)
• Keywords: エラスチン / 架橋アミノ酸 / アロデスモシン / アルド-ル架橋

Research Abstract

動物体結合組織を構成するタンパク質は、細胞間マトリックスを形成して動物細胞の増殖に関わっているが、皮膚,腱などの他に血菅,肺,臓器の構築にも関わっている。本研究において、牛項靭帯および肺エラスチンから分離した分子量が655の含ピリジニュウム環式架橋アミノ酸、4ー[(3ーAminoー3ーcarboxypropyl)ー6ーaminoー6ーcaboxyhexyl]ー1ー(5ーaminoー5ーcarboxypentyl)ー3,5ーbis(3ーaminoー3ーcarbosypropyl)pyridinium,を“アロデスモシン"と名称付け、その構造を決定した。本架橋アミノ酸は4個のアリシンと1個のリジン残基から構成されることが明らかであった。生成反応をモデル実験によって確認する実験を行い、プロパナ-ルおよびそのアルド-ルである2ーメチルー2ーペンテナ-ルとブチルアミン酢酸塩による縮合反応を試み、アルド-ルが反応の中心的な役割を果すことを明らかにした。このような見地から、結合組織タンパク質においてはアリシンのアルド-ル縮合が反応の第一段階であると考えられ、エラスチンのアルド-ル架橋構造の解明を行うため、エラスチンの加水分解物からアルド-ル架橋起源の化合物の分離を行う実験に着手した。これらの一連の化合物に関する報告例は皆無であり、同物質はアロデスモシンを含む架橋アミノ酸の生成とその機能解明に最も重要な化合物と考えられる。本研究において、アルド-ル架橋の酸化的脱炭酸による、分子量207の文献未記載の化合物3ー(2ーCacboxyー6ーpiperidyl)pyridineを分離することができ、その構造を明らかにした。同化合物はアルド-ル架橋を前駆体とすることはその構造から明らかであり、またNーブロモスクシンイミドによる酸化によっても生成し、また接触還元によって分子量213の6ー(3ーpiperidyl)pipecolic acidを与えた。アロデスモシンは牛項靭帯エラスチンの他、大動脈、肺および皮膚のタンパク質にも含まれていることを、カウンタ-イオンによるHPLCによる分析法の開発を行って、明らかにした。同アミノ酸とともにピリジニウム環式架橋アミノ酸の微生物に対して生育抑制能は大腸菌に対してわずかに認められたが、真菌類に対しては検出出来なかった。しかし、遊離の状態とタンパク質に結合状態とは異なると考えられ、この点についての解明をさらに進めている。

Research Products

• [Publications] 須山 享三: "Isolation and Structual Identification of a New Crossーliking Amino Acid,Allodesmosine,from the Acid Hydrolysate of Elastin" AGRICULTURAL AND BIOLOGICAL CHEMISTRY. 55. 547-554 (1991)
• [Publications] 須山 享三: "3ー(2CARBOXYー6ーPIPERIDINYL)ー2,3,4,5ーTETRAHYDROー2ーPYRIDINECARBOXYLIC ACID,Aldosine:NOVEL ACID HYDROLYSIS PRODUCT OF BOVINE EAROTA ELASTIN" Biochem.Biophys.Res.Commun.
• [Publications] 須山 享三: "動物体結合組織タンパク質の架橋構造と機能" 化学と生物. 29. 90-98 (1991)