筋型カルニチンパルミトイルトランスフェラーゼIの異常に基づく発症機構

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09771985
• Research Institution: The University of Tokushima
• Principal Investigator: 山崎 尚志 徳島大学, 薬学部, 助手 (20271083)
• Keywords: カルニチン / CPTI / ミトコンドリア / 脂肪酸β酸化 / 遺伝子構造

Research Abstract

細胞内の長鎖脂肪酸の分解は主にミトコンドリアのマトリックスにおいて行われる.しかし、ミトコンドリア内膜はほとんど全ての分子に対して不透過性を示すため、脂肪酸はそのままではマトリックスに移行することができない.カルニチンパルミトイルトランスフェラーゼI(CPT I)は長鎖脂肪酸のアシル基をカルニチンに転移するタンパク質で、この働きにより長鎖脂肪酸はマトリックスへ移行することが可能となる.これまでの研究から、CPT Iには組織分布および酵素的性質の異なる2種のアイソフォーム、肝型と筋型の存在が示唆されていたが、タンパク質の単離精製が困難なことから脂肪酸代謝の盛んな心臓や骨格筋に発現している筋型アイソフォームの一次構造は明らかとされておらず、cDNAや遺伝子の単離も行われていなかった.
申請者らは、筋型CPT IをコードするcDNAおよび遺伝子の単離と構造解析を世界に先駆けて行った.その結果、ヒト筋型CPT I遺伝子は10kbpで、772のアミノ酸は19のエクソンに分断されていること、本遺伝子の翻訳開始コドンを含むエクソンの上流にはアミノ酸をコードしないエクソンが2つ存在し、これら2つのエクソンは択一的でそれぞれから転写が開始されていることを明らかとした.また本遺伝子のすぐ上流に、機能的に関係のないコリン/エタノールアミンキナーゼ(CK/EK)遺伝子が同じ方向で存在することを明らかとした.さらに、上流に存在するCK/EK遺伝子が筋型CPT I遺伝子の転写に対してエンハンサー様の影響を与えており、この作用には種差が存在する可能性を見いだした.また、ヒトの場合、CK/EKのmRNAが筋型CPT IのmRNAと連結している、すなわち2つの遺伝子がオーバーラップしていることを見いだした.今後は、CK/EK遺伝子と筋型CPT I遺伝子の関係をさらに明らかとし、筋型CPT I遺伝子の発現調節機構の解明を行う.

Research Products

• [Publications] Y.Shinohara et al.: "Quantitative determinations of the steady state transcript levels of hexokinase isozymes and glucosa transporter isoforms in normal rat tissues and the malignant tumor cell line AH130" Biochim.Biophys.Acta. 1368. 129-136 (1998)
• [Publications] M.Hashimoto et al.: "Expression of the bovine heart mitochondrial ADP/ATP carrier in yeast mitochondria:significanthy enhanced expression by replacoment of the N-terminal region of the bovine carder by the corresponding regions of the yeast carriers" Biochim.Biophys.Acta. 1409. 113-124 (1998)