脳・神経細胞の維持における活性酸素によるDNA傷害の修復機構の役割

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10480218
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 中別府 雄作 九州大学, 生体防御医学研究所, 教授 (30180350)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 富永 洋平 九州大学, 生体防御医学研究所, 助手 (90304823)
• Keywords: 活性酸素 / 8-オキソグアニン / ミトコンドリア / パーキンソン病 / 神経変性

Research Abstract

本研究においては、脳・神経細胞の維持におけるDNAの酸化傷害の修復系の役割明らかにし、その分子機構を解明することを目指している。DNAの酸化傷害の中でも複製、転写時に誤まった塩基対の形成をひき起こすため突然変異と異常蛋白質の生成の原因となる8-オキソグアニンに注目し、そのDNAへの取込みの抑制や修復に関わる次の3つの遺伝子に焦点を当て,以下に述べる4つの解析を進めた。
(A) MTH1:8-oxodGTPase
(B) OGG1:8-オキソグアニンDNAグリコシラーゼ
(C) MYH:アデニンDNAグリコシラーゼ
(1) 脳・神経細胞における各遺伝子の発現と分布の解析
ヒト各種臓器における発現をノーザンブロットとRT-PCRにより解析し、OGG1が成人および胎児の大脳で持っtも高い発現を示すことを明らかにした。また、MYHそしてMTH1ともに低いレベルながら胎児脳での発現が確認された。
(2) 各遺伝子産物の細胞内分布とその制御機構:核型およびミトコンドリア型酵素の同定と解析
ヒト細胞におけるMTH1蛋白質の局在を解析し、細胞質とミトコンドリアに局在すること、さらにMYH、OGG1蛋白質が核とミトコンドリアに局在することを明らかにした。
(3) 3つの遺伝子の欠損マウスの作成と解析
MTH1、OGG1、MYHの単独の遺伝子欠損マウスを樹立した。現在、二重遺伝子、三重遺伝子欠損マウスの樹立進めている。
(4) 脳・神経細胞の生存に於けるMTH1遺伝子産物の役割の解明
MTH1に対する特異的抗体を用いた免疫染色法およびウエスタンブロットによりパーキンソン病の患者の中脳黒質のドーパミンニューロンにMTH1が特異的に発現していることを見い出した。コントロールの患者の中脳黒質のドーパミンニューロンには全く発現は見出せなかった。パーキンソン病患者の中脳黒質のドーパミンニューロンでは8-oxoGも高度に蓄積しており、酸化ストレスとパーキンソン病の関連が強く示唆され、MTH1の発現誘導が、ドーパミンニューロンの生存維持に寄与している可能性が示唆された。

Research Products

• [Publications] Crocker, S.J., Morelli, M., Nakebeppu, Y., and Robertson, G.S.: "D1-Receptor-related prinming is attenuated by antisense-meditated ‘knockdown' of fosB expression." Brain Research Mol. Brain Res.53・1-2. 69-77 (1998)
• [Publications] Hazell, A.S., McGahan, L., Tetzlaff, W., Bedard, A.M., Robertson, G.S., Nakabeppu, Y., and Hakim, A.M.: "Immediate-Early Gene Expression in the Brain of the Thiamine Deficient Rat." J. Molec. Neurosci.10・1. 1-15 (1998)
• [Publications] McGahan, L., Hakim, A.M., Nakabeppu, Y., and Robertson, G.S.: "Ischemia-induced CA1 neuronal death is preceded by elevated FosB and Jun expresion and reduced NGFI-A and JunB levels." Brain Research. Mol. Brain Res.56・1-2. 146-161 (1998)
• [Publications] Ohtsubo, T., Matsuda, O., Iba, K., Terashima, I., Sekiguchi, M., and Nakabeppu, Y.: "Molecular cloning of AtMMH, an Arabidopsis thaliana ortholog of the Escherichia coli mutM gene and analysis of functional domains of its product." Mol. Gen. Genet.259. 577-590 (1998)
• [Publications] Hayakawa,H., Hofer,A., Thelander,L., Kitajima,S., Cai Y., Oshiro,S., Yakushiji,Y., Nakabeppu,Y., Kuwano,M., and Sekiguchi,M.: "Metabolic Fate of Oxidized Guanine Ribonucleotides in Mammaian Cells." Biochemistry. in press. (1999)
• [Publications] Nishioka, K., Ohtsubo, T., Oda, H., Fujiwara, T., Kang, D., Sugimachi, K., and Nakabeppu, Y.: "Expression and differential intracellular localization of two major forms of human 8-oxoguanine DNA glycosylase encoded by alternatively spliced OGGI mRNAs." Mol. Biol. Cell.in press. (1999)
• [Publications] 中別府雄作: "別冊・医学のあゆみ 神経細胞死制御" (三須良實、赤池昭紀 編集)医歯薬出版株式会社, 262 (1998)
• [Publications] 中別府雄作: "図説 分子病態学 2版" (一瀬白帝、鈴木宏治 編著)株式会社 中外医学社, 510 (1998)