キサンチン酸化酵素における活性酸素生成の分子機構とその病態における役割

1993 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 05670152
• Research Institution: Nippon Medical School
• Principal Investigator: 西野 武士 日本医科大学, 医学部, 助教授 (40094312)
• Keywords: キサンチン酸化酵素 / 活性酸素 / スーパーオキシドアニオン / 再灌流障害 / 部位特異的変異

Research Abstract

キサンチン酸化酵素はモリブドプテリン・非ヘム鉄・FADを補欠分子族とする特異な複合フラビン酵素である。この酵素は生体内ではNADを電子受容体とする脱水素酵素であるが、哺乳類由来の酵素は酵素蛋白部分の修飾により容易に酸素を電子受容体とする酸化酵素型へ変換し活性酵素を生成する。しかし、鶏の酵素はこのような変換をしない。この酵素の構造上の解析についてはヒト、ラット由来の酵素のアミノ酸配列はすでに決定している。この酵素の機能解析は脱水素酵素から酸化酵素への変換機構を含め、われわれはすでに多くの研究があるが、本研究において1)パルスラジオリシスによる分子内電子伝達機構および2)部位特異的変異による解析を試みた。3)また結晶について筑波高エネルギー研究所においてデータの収集をおこなった。4)また鶏肝臓酵素の全一次構造とその変換しない理由の検討した。鶏においては脱水素酵素型/酸化酵素型の変換に関与するSH基は一つはアルギニンに、一つは同一で保存されていた。したがってSH剤による修飾で変換しない理由はS-S結合ができないためと説明できる。また精製酵素を用い蛋白分解酵素の作用点およびその結果得た酵素の機能解析をおこなった。その結果フラビン周囲の構造は酸化酵素型に変換されているにもかかわらず、分子内電子伝達がおこっていないために酸化酵素活性が出現しないことが判明した。5)また肝臓におけるこの酵素の病態における役割の検討をおこなった。

Research Products

• [Publications] Ichida,K.at al.: "Cloning of the cDNA encodinghuman xanthine dehydrogenase(oxidase):Structural analysis of the enzyme protein and chromosomal location of the gene." Gene. 133. 279-284 (1993)
• [Publications] Kobayashi,K.et al.: "Electron transfer process in milk xanthine dehydrogenase as studied by pulse radiolysis." J.Biol.Chem.268. 24642-24646 (1993)
• [Publications] Suzuki,H.et al.: "Prostaglandin E1 abrogates early reductive stress and zone-specific paradoxical oxidative injuty in hypofusedrat liver." J.Clin.Inves.93. 155-164 (1994)
• [Publications] Nishino,T.: "The conversion of xanthine dehydrogenase to xanthine oxidase and the role of the enzyme in reperfusion injury." J.Biochem.(印刷中).
• [Publications] 永原則之、西野武士: "酵素とはどのようなものか" 薬局. 45. 737-743 (1994)
• [Publications] 西野武士: "キサンチン脱水素酵素(酸化酵素)の虚血再灌流障害における役割" ビタミン. 68. 115-117 (1994)
• [Publications] Simmonds H.A, Reiter,S Nishino.T: "The metabolic basis of inherited disease" McGraw-Hill,New York (印刷中),
• [Publications] Nishino et al.: "Flavins & Flavoprotein" Walter de Grayter,Berlin (印刷中),