赤血球酵素異常による遺伝性溶血性貧血の遺伝子レベルでの病因解明

1992 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 04671539
• Research Institution: Tokyo Women's Medical University
• Principal Investigator: 藤井 寿一 東京女子医科大学, 医学部, 助教授 (70107762)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 三輪 史朗 (財)冲中記念成人病研究所, 所長 (40034954)
• Keywords: 溶血性貧血 / 赤血球酵素異常症 / ホスホグリセリン酸キナーゼ異常症 / 変異酵素 / 単一塩基置換 / 単一アミノ酸置換 / 構造異常 / 機能異常

Research Abstract

赤血球酵素異常による遺伝性溶血性貧血は赤血球機能を保つうえで重要な代謝系酵素の質的ないし量的な異常により起こる疾患である。われわれは原因不明の遺伝性非球状性溶血性貧血症例について酵素学的検索を行ない、現在までに11種183家系215例の赤血球酵素異常症を発現している。今年度は新たに発見した慢性溶血とミオグロビン尿を伴ったホスホグリセリン酸キナーゼ(PGK)異常症の一例、PGK Shizuokaの構造異常を決定した。方法は患者全RNAを鋳型としてPGKcDNAの3'-非翻訳領域に相補的なプライマーを用いてcDNAを合成し、2組のプライマーを用いたポリメラーゼチェインリアクション(PCR)法で全翻訳領域を増幅し、ジデオキシ法にて塩基配列を決定した。患者PGKcDNAの塩基配列を正常と比較したところ、翻訳開始部位より第473番目のグアニンからチミンへの単一塩基置換が明らかになった。この変異により第157番目のグリシンがバリンに置換する。ゲノムDNA上でこの塩基置換により生ずるBst XIサイトを検討したところ、母はヘテロ接合、父と兄は正常である事が明らかになった。PGK異常症は現在迄に6種の変異酵素において単一アミノ酸置換が証明され、変異酵素の構造異常と機能異常の関係が明らかになっている。すなわち、酵素の活性基に重大な影響を及ぼす部位の異常では溶血性貧血、精神・神経症状は重篤で、活性基に影響を及ぼさない酵素タンパク表面の異常では臨床症状は認められない。今回明らかにしたPGK Shizuokaのアミノ酸置換の部位はN-ドメインを構成するβストランド直前で、等電点変化は殆ど無いが、より側鎖の大きいアミノ酸への変化である。このアミノ酸置換は酵素活性には影響を及ぼすものの、酵素の安定性には変化を来たさず、軽度の溶血とミオグロビン尿を呈するものの、精神・神経症状を伴わないものと考えられる。

Research Products

• [Publications] Fujii H, Kanno H, Hirono A, Shiomura T and Miwa S: "A single amino acid substitution (157Gly→Val) in a phosphoglycerate kinase variant (PGK Shizuoka) associated with chronic hemolisis and myoglobinuria." Blood. 79. 1582-1585 (1992)
• [Publications] Fujii H, Kanno H, Hirono A, and Miwa S: "A single nucleotide substitution in the phosphoglycerate kinase (PGK)-1 gene occurred after the separation of PGK-1 and PGK-2." Human Genetics. 89. 583 (1992)
• [Publications] Kanno H, Fujii H, Hirono A, Omine M and Miwa S: "IdenticaL Point mutations of the R-type pyruvate kinase (PK)cDNA found in unrelated PK variants associated with hereditary hemolytic anemia." Blood. 79. 1347-1350 (1992)
• [Publications] Kanno H, Fujii H and Miwa S: "Structural analysis of human pyruvate kinase L-gene and identification of the promoter activity in erythroid cells." Biochemical and Biophysical Research Communication. 188. 516-523 (1992)
• [Publications] Miwa S, Kanno H and Fujii H: "Pyruvate kinase deficiency: Historical perspective and recent progress of molecular genetics." American Journal of Hematology. 42. 31-35 (1993)
• [Publications] Kanno H, Fujii H and Miwa S: "Low substrate affinity of pyruvate kinase variant (PK Sapporo) due to a single amino acid substitution (426Arg→Gln) with hereditary hemolytic anemia." Blood. in press.
• [Publications] 藤井 寿一: "赤血球の機能と異常" 中外医学社, 101 (1992)