ミトコンドリア脳筋症の遺伝子異常の解明とトランスジェニックマウスの開発

1994 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 05670583
• Research Institution: National Center of Neurology and Psychiatry
• Principal Investigator: 後藤 雄一 国立精神・神経センター, 神経研究所・微細構造研究部, 室長 (20225668)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 埜中 征哉 国立精神, 神経センター・神経研究所・微細構造研究部, 部長 (80040210)
• Keywords: ミトコンドリア / ミトコンドリアDNA / ミトコンドリア脳筋症 / 転移RNA / トランスジェニックマウス / 遺伝子導入

Research Abstract

ミトコンドリア脳筋症の三大病型のうち、MELAS(mitochondrial myopathy,encephalopathy,lactic acidosis,and stroke-like episodes)については、三つの遺伝子異常を発見した(Nature 1990;348:651-3,Biochem Biophy Acta 1991;1097:238-40,Biochem Biophys Res Commun 1994;202:1624-30)。それらがすべて、ロイシン転移RNA遺伝子領域に存在することから、この遺伝子とMELASとの密接な関係が明らかになった。しかしその詳細はわかっておらず、ミトコンドリア変異遺伝子のin vitro発現システムを構築するのが今後の重要な課題である。
また、MELAS患者の80%に存在する3243変異は、母系遺伝をとる糖尿病の家系でも認められることが判明し(N Engl J Med 1994;330:962-8)、ミトコンドリア遺伝子異常症の広がりは当初の予想をはるかに超えている。ミトコンドリア遺伝子型と表現型の関係は、核DNAに比して格段と複雑であることが明らかとなった。
本研究課題の柱であるトランスジェニックマウスの開発については、変異遺伝子をいかにしてミトコンドリア内に導入するかという問題をこの研究期間では解決できず、達成されていない。ミトコンドリア遺伝子がミトコンドリア内のどこに存在し、どのように転写・複製されるのかなどの基礎的事項も不明の点が多く、核DNAに用いられている方法を簡単に適用することは困難であった。この点を解決する新しい方法論が必要である。

Research Products

• [Publications] Hasegawa H,Matsuoka T ,Goto Y and Nonaka I.: "Cytochrome c oxidase activity is deficient in MERRF blood vessels." Acta Neuropathologica. 85. 280-284 (1993)
• [Publications] Matsuoka T,Goto Y and Nonaka I.: "“All or none" cytochrome c oxidase positivity in chronic progressive external ophthalmoplegia:an ultrastructural-cytochemical study." Muscle & Nerve. 16. 206-209 (1993)
• [Publications] Sakuta R,Goto Y,Horai S and Nonaka I.: "Mitochondrial DNA mutations at nucleotide positions 3243 and 3271 in mitochondrial myopathy,encephalopathy,lactic acidosis,and stroke-like episodes:a comparative study." Journal of Neurological Sciences. 115. 158-160 (1993)
• [Publications] 後藤雄一: "ミトコンドリア病とミトコンドリアDNA変異" 最新医学. 48. 556-563 (1993)
• [Publications] Sakuta R,Goto Y,Nonaka I and Horai S.: "A-to-G transition at nucleotide pair 11084 in ND4 gene may be mitochondrial DNA polymorphism." American Journal of Human Genetics. 53. 964-965 (1993)
• [Publications] 後藤雄一: "MELAS(mitochondrial myopathy,encephalopathy,lactic acidosis,and stroke-like episodes)の病態と遺伝子異常." 日本臨床. 51. 2373-2378 (1993)
• [Publications] Hayashi J-I,Ohta S,Takai D,et al.: "Accumulation of mtDNA with a mutation at position in tRNA-Leu(UUR) gene introduced from a MELAS patient to HeLa cells lacking mtDNA results in progressive inhibition of mitochondrial respiratory function." Biochemical Biophysical Research Communications. 197. 1049-1055 (1993)
• [Publications] Nakai A,Goto Y,Fujisawa K,et al.: "Diffuse leukodystrophy with a large-scale mitochondrial DNA deletion." Lancet. 343. 1397-1398 (1994)
• [Publications] Kawakami Y,Sakuta R,Hashimoto K,et al.: "Mitochondrial myopathy with progressive decrease in mitochondrial tRNA-Leu(UUR) mutant genomes." Annals of Neurology. 35. 370-373 (1994)
• [Publications] Kadowaki T,Kadowaki H,Mori Y,et al.: "A subtype of diabetes mellitus associated with a mutation of mitochondrial DNA." New England Journal of Medicine. 330. 962-968 (1994)
• [Publications] Hayashi J-I,Takemitsu M,Goto Y,et al.: "Human mitochondria and mitochondrial genome:Function as a single dynamic cellular unit." Journal of Cell Biology. 125. 43-50 (1994)
• [Publications] Goto Y,Tsugane K,Tanabe Y,et al.: "A point mutation at nucleotide pair 3291 of the mitochondrial tRNA-Leu(UUR) gene in a patient with mitochondrial myopathy,encephalo-pathy,lactic acidosis,and stroke-like episodes(MELAS)." Biochemical Biophysical Research Communications. 202. 1624-1630 (1994)
• [Publications] Nakagawa E,Hirano S,Yamanouchi H,et al.: "Progressive brainstem and white matter lesions in Kearns-Sayre syndrome:a case report" Brain & Development. 16. 416-418 (1994)
• [Publications] 後藤雄一: "日本におけるMELAS" 臨床科学. 30. 383-396 (1994)
• [Publications] 後藤雄一、埜中征哉: "ミトコンドリア脳筋症" Clinical Neuroscience. 12. 451-454 (1994)
• [Publications] 後藤雄一、埜中征哉: "MELASとミトコンドリア遺伝子変異" 小児科臨床. 47. 2417-2422 (1994)
• [Publications] 埜中征哉、長利伸一、後藤雄一: "目で見る小児神経-MELAS(mitochondrial myopathy,encephalopathy,lactic acidosis,and stroke-like episodes)" 小児科臨床. 47. 2423-2426 (1994)
• [Publications] Goto Y.: "Clinical features of MELAS and mitochondrial DNA mutations.Proceedings of International Symposium on Glycolytic and Mitochondrial Defects in Muscle and Nerve(Satellite of VIII IC NMD)." Muscle & Nerve(Supplement). in press. (1995)
• [Publications] 後藤雄一(共同執筆): "最新内科学大系《PART II》代謝疾患部門、第11巻、ミトコンドリア病・リソソーム病" 中山書店、東京(発行予定), (1995)
• [Publications] 後藤雄一(共同執筆): "小児神経学アトラス(第2版)" 診断と治療社、東京(発行予定), (1995)
• [Publications] 後藤雄一(共同執筆): "臨床DNA診断法" 金原出版、東京(発行予定), (1995)