酵母の活性酸素ストレス防御機構に関する生理特性の解析

1995 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 06454078
• Research Institution: KYOTO UNIVERSITY
• Principal Investigator: 木村 光 京都大学, 食料科学研究所, 教授 (80026541)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 井上 善晴 京都大学, 食料科学研究所, 助教授 (70203263)
• Keywords: Hansenula mrakii / Saccharomyces cerevisiae / 酸化的ストレス / 活性酸素 / 過酸化脂質 / グルタチオン ペルオキシダーゼ / グルタチオン / グルコース-6ーリン酸脱水素酵素

Research Abstract

本研究では2種類の酵母、即ちHansenula mrakiiとSaccharomyces cerevisiaeにおける酸化的ストレス応答機構を生化学的、あるいは分子生物学的に解析することを目的としている。本年度は以下の点について明かにした。
1. H. mrakiiにおけるグルタチオンペルオキシダーゼ(GPx)の細胞内局在性の解明
我々はこれまでの研究において、H. mrakiiのGPxが膜結合性であることを明かにし、本菌の膜画分からGPxを精製した(Inoue, Y. et al., Agric. Biol. Chem., 54: 3289-3293, 1990; Tran, L. T. et al., Biochim. Biophys. Acta, 1164: 166-172, 1993)。そこで、本菌におけるGPxのオルガネラ分布を検討した。その結果、本酵素は細胞質膜の他に、ミトコンドリア内・外膜に結合していることを明かにした。
2. H. mrakiiにおけるグルタチオン(GSH)再還元系の酸化的ストレスによる誘導
本菌を過酸化脂質含有培地で培養するとGPxが誘導される。本酵素が本菌における過酸化脂質耐性の獲得に必須であることは、すでに過酸化脂質感受性変異株の解析を通して明かにしている(Inoue, Y. et al., J. Ferment. Bioeng., 75: 229-231, 1993)。更に今回、本菌を過酸化脂質含有培地で培養すると、GPx反応によって酸化されるGSHを再還元する際に必要なNADPHを供給する酵素であるグルコース-6ーリン酸脱水素酵素が誘導を受けることを見いだし、これを精製しその酵素化学的諸性質を明かにした。
3. S. cerevisiaeのOSR遺伝子の機能解析
OSR遺伝子はS. cerevisiaeに対し過酸化脂質や過酸化水素に対する耐性を賦与する遺伝子としてクローニングした(Inoue, Y. et al., J. Ferment. Bioeng., 75: 327-331,1993)。本遺伝子の酵母細胞内機能の発現がGSHに依存的であることは既に前報において明かにしていたが、今回、更に詳細に検討するため、OSR遺伝子を破壊した変異株を構築しその表現型を解析した。その結果、osrΔ遺伝子破壊株は致死変異にはならないが、細胞外からの酸化的ストレスに対しては感受性が増大した。また、細胞内GSHレベルはosrΔ遺伝子破壊株では親株の40%程度減少し、OSR遺伝子過剰発現株では逆に親株の3倍にまで上昇していた。このことから、OSR遺伝子産物の酵母細胞内機能はGSHレベルを制御することであることが明かとなった。

Research Products

• [Publications] Incue, Y. 他: "Oxidative Stress response in yeast: giutathione peroxidase of Hansenula mrakii is bound to the membrane of both mitochondria and cytoplasm." Biochim. Biophys. Acta. 1245. 325-330 (1995)
• [Publications] Tran, L. -T. 他: "Oxidative stress response in yeast: induction of giucose-6-phosphate dehydrogenase by lipid hydroperoxide in Hansenula mrakii." J. Ferment. Bioeng.80. 606-609 (1995)
• [Publications] Miki, T. 他: "Oxidative stress response in yeast: purification and some properties of oxidative stress-inducible glucose-6-phosphate dehydrogenase from・・・・" Biosci. Biotech. Biochem.(印刷中). (1996)
• [Publications] Kobayashi, S. 他: "Correlation of OSR/ZRC1 gene product and intracellular glutathione level in Saccharomyces cerevisiae." Biotechnol. Appl. Biochem.23(印刷中). (1996)