安定同位体を用いる試験管内/生体内酵素反応機構の新しい評価法に関する研究

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09672199
• Research Institution: Tokyo University of Pharmacy and Life Science
• Principal Investigator: 古田 隆 東京薬科大学, 薬学部, 助教授 (70120152)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 柴崎 浩美 東京薬科大学, 薬学部, 助手 (20206121) ; 粕谷 泰次 東京薬科大学, 薬学部, 教授 (90096686)
• Keywords: L-ヒスチジン / ウロカニン酸 / ヒスチジンアンモニアリアーゼ / in vivo酵素反応機構 / in vivo酵素活性 / 代謝 / 安定同位体標識体 / GC / MS

Research Abstract

L-ヒスチジンは、生体内において酵素histidine ammonia-lyase(E.C,4.3.1.3)によりウロカニン酸に代謝される。本研究では、安定同位体標識体投与法により、ヒトin vivoにおけるL-ヒスチジンからウロカニン酸へのアミノ基脱離反応機構の解明を行い、in vitroにおける酵素反応機構の結果と比較考察した。
安定同位体で標識されたL-〔3,3-^2H_2,1',3'-^<15>N_2〕histidine(L-His-M+4)あるいはL-〔3,3,5'-^2H_3,1',3'-^<15>N_2〕histidine(L-His-M+5)100mgを健常成人2名に経口投与し、血液・尿を24時間にわたり経時的に採取した。生体試料中の内因性、投与由来のL-ヒスチジンとウロカニン酸はGC/MS/SIMにより定量された。
その結果、L-ヒスチジンの側鎖3位あるいはイミダゾール環5'位における重水素-水素交換の程度を指標に、ヒトin vivoにおけるL-ヒスチジンのアミノ基脱離は、in vitro酵素反応と同様に、カルバニオンを経る可逆的stepwise機構で進行すること、in vivoにおける可逆反応の平衡状態は、生成する代謝物ウロカニン酸の体内動態に大きく依存して変化することを明らかにした。また、カルバニオン中間体に至るL-ヒスチジン3位のC-H結合開裂過程は、in vivoにおいてもアミノ基脱離反応の律速段階として寄与していることが予想された。本研究は、in vitroにおいて解明された酵素反応機構をヒトin vivoにおいて直接的に証明した最初の例である。