フリーラジカルによる細胞傷害に対する防御機構の研究

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11694290
• 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): 冨永 洋平 九州大学, 生体防御医学研究所, 助手 (90304823) ; 作見 邦彦 九州大学, 生体防御医学研究所, 助手 (50211933) ; 古市 正人 九州大学, 生体防御医学研究所, 助手 (70199420) ; 續 輝久 九州大学, 大学院・医学系研究科, 教授 (40155429)
• Keywords: 活性酸素 / 8-オキソグアニン / 2-ハイドロキシアデニン / ミトコンドリア / 神経変性 / パーキンソン病 / 筋萎縮性側索硬化症 / 発がん

Research Abstract

酸素呼吸に依存して生命を維持している好気性生物では、酸素呼吸や酸化還元反応で必然的に生じる活性酸素などのフリーラジカルによる細胞傷害は不可避である。本研究では、このような生体防御に関わる遺伝子とその遺伝子産物について、その機能と構造を分子レベルで明らかにし、さらに細胞、個体レベルでの生理機能を解明することを目的として、九州大学・續博士,フランス国立科学研究センター・Takahashi博士、同・Boiteux博士、米国国立がん研究所・Kasprzak博士、米国ジョンスホプキンス大学.Ichikawa博士の研究グループとの共同研究を進めて,以下の成果を挙げた。
(1)MTH1蛋白質の分子構造と機能の解析
MTH1蛋白質の活性中心を構成すると考えられる領域の23残基からなるアミノ酸の全てをcDNAへの部位特異的変異導入法により改変し,23残基のうち14残基が8-oxo-dGTPase活性を有するために必須のものであることを明らかにした。さらに,この23残基に中のは14残基からなるα-helix I(Thr44〜Gly58)の両親媒性が、8-oxo-dGTPaseの安定な触媒の場を維持するのに必須であることを明らかにした。
(2)MTH1遺伝子の個体レベルでの発現制御
マウスMTH1遺伝子プロモーターのマウス培養細胞での発現解析系を用いて,遷移金属(Cu,Cd,Ni)による発現の変動を解析したところ,NiによりMTH1プロモーターの発現が2倍増加する事を見い出した。
(3)MTH1遺伝子欠損の分子病態
通常のSPF飼育条件下で1年半を経過した時点のマウス個体について剖検を行い腫瘍を中心に解析を行ったところ,野生型の雄では肺,肝臓,胃に腫瘍(アデノーマ,カルシノーマ)や過形成などの増殖性病変が28.3%の個体で観察されたが,MTH1遺伝子欠損マウスでは57.1%に上昇していた。一方,野生型の雌では4.5%の個体に何らかの増殖性病変を認め,MTH1遺伝子欠損マウスでは25.5%の個体に同様の病変を認めた。この結果は,雌雄ともに有為にMTH1遺伝子欠損マウスで増殖性病変の自然発生が増加していることを示す。

Research Products

• [Publications] Nishioka K,OhtsuboT,Oda H,Fujiwara T,Kang D,Sugimachi K,and Nakabeppu Y.: "Expression and defferential intracellular localization of two major forms of human 8-oxoguanine DNA glycosylase encoded by alternatively sliced OGG1 mRNAs."Molecular Biology of the Cell. 10,(5). 1637-1652 (1999)
• [Publications] Ito M,Yoshioka K,Akechi M,Yamashita S,Takamatsu N,Sugiyama K,Hibi M,Nakabeppu Y,Shiba T, and Yamamoto K.: "JSAP1,a novel JNK-binding protein that functions as a sacffold factor in the JNK signaling pathway"Molecular and Cellular Biology. 19,(11). 7539-7548 (1999)
• [Publications] Oda,H.,Taketomi,A,Maruyama,I.,Itoh,R.,Nishioka,K.,Yakushiji,H.,Suzuki,T.,Sekiguchi,M.,and Nakabeppu,Y.: "Multi-forms of Human MTH1 Polypeptides Produced by Alternative Translation Initiation and Single Nucleotide Polymorphism."Nucleic Acid Research. 27,(22). 4335-4343 (1999)
• [Publications] Fujii,Y.,Shimokawa,H.,Sikiguchi,M.,and Nakabeppu,Y.: "Functional significance of the conserved residues for the 23 residue module among MTH1 and MutT family proteins."Journal of Biological Chemistry. 274(53). 38251-38259 (1999)
• [Publications] Shimura-Miura H,Hattori N,Kang D,Miyako K,Nakabeppu Y and Mizuno Y.: "Increase of 8-oxo-dGTPase (hMTH1) in Mitochondria of Nigrostriatum of Parkinsonian Brain"Annals of Neurology. 46(6). 920-924 (1999)
• [Publications] Ohtsubo T,Nishioka K,Imaiso Y,Iwai S,Shimokawa H,Oda H,Fujiwara T,and Nakabeppu,Y.: "Identification of human MutY homolog(hMYH) as a repair enzyme for 2-hydroxyadenine in DNA and detection of multi-forms of hMYH located in nuclei and mitochondria."Nucleic Acid Research. 28(6)(印刷中). (2000)