蘚類の生産する新規細胞外Mn-SODの構造と生物学的意義

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12876026
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 山崎 素直 東京大学, 大学院・農学生命科学研究科, 教授 (00011982)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 安保 充 東京大学, 大学院・農学生命科学研究科, 助手 (00272443) ; 大久保 明 東京大学, 大学院・農学生命科学研究科, 助教授 (20111479) ; 佐藤 敏生 広島大学, 理学部, 教授 (90087130)
• Keywords: Mn-SOD / germin / germin-like proteins / oxalate-oxidase / 細胞外SOD / Barbula unguiculata / ネジグチゴケ

Research Abstract

蘇類の一種であるネジグチゴケBarbula unguiculataを細胞培養すると、細胞外(細胞表層)にマンガン型スーパーオキシドレダクターゼ(Mn-SOD)を産生することを見いだした。本酵素は従来のミトコンドリアに存在するMn-SODと異なり、細胞外に分泌され、かつ糖鎖を含むことから新規Mn-SODと同定された。蘚苔類が生物進化の過程で最初の陸上植物であること、および陸上化を果たしていく中でどのように酸素ストレスに適応していったかを知ることは極めて重要な意味を持っており、その点から酸素毒性を防御する細胞外SODの構造と生物学的意義を解明することを目指した。
筆者らはこの細胞外Mn-SODの構造解析を進めた結果、本酵素はTOF MASSによる単量体の分子質量は22kDaで、糖鎖を含み、1分子当たり1原子のMnを含むこと、ゲルろ過による分子量から生体中では5〜6量体を形成していること、アミノ酸の部分一次配列から全塩基配列を解析した結果、本酵素は高等植物のgerminおよびgermin like proteinsに相同性が高いことを明らかにした(J.Biol.Chem.に投稿)。細胞外SODとしては、これまでにヒト、マウスや植物からCuZn型のみが数例見いだされているが、糖鎖を含むMn-SODは報告されていない。一方、germinは穀類の発芽時に胚乳に誘導されoxalate oxidase活性を持つ糖タンパクで、細胞壁合成時にoxalateを分解して過酸化水素を生成することが知られているが、Mnの存在やSOD活性は報告されていない。本酵素はoxalate oxidase活性を持たない点でgerminとは異なるが、同じコケのミトコンドリアMn-SODとはシーケンスの相同性がまったくないことから、新規のgerminあるいはgermin like proteinと考え、両者の構造と活性における異同を明確にすることも目的とした。特に糖鎖の結合位置、糖鎖構造について、N末端から55番目のAsnにただ1本ハイマンノース型糖鎖が結合していると結論した。

Research Products

• [Publications] T.Yamahara,K.Sato,S.Yamazaki,T.Satoh: "Isolation of a germin-like protein with Mn-SOD activity from cells of a moss.Barbula unguiculata"J.Biol.Chem.. 247(47). 33247-33278 (1999)