ミトコンドリアゲノム維持におけるホリデー構造様DNA分岐構造の役割

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13670146
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 康 東天 九州大学, 医学研究院, 助教授 (80214716)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 阿部 義人 九州大学, 医学研究院, 助手 (60315091) ; 濱崎 直孝 九州大学, 医学研究院, 教授 (00091265)
• Keywords: ミトコンドリアDNA / D-loop / Holliday構造 / mtTFA / mtSSB / MPP+

Research Abstract

ミトコンドリアゲノム維持におけるホリデー構造様DNA分岐構造の役割
1-methyl-4-phenylpyridinium ion(MPP+)は選択的に黒質細胞に蓄積し人工的にパーキンソン病様の症状を起こすことが知られている。その作用機序として選択的にミトコンドリアDNA複製を阻害することを見い出した。MPP+はミトコンドリアDNA複製ポリメラーゼであるDNAポリメラーゼgのDNA伸長反応を阻害しなかったが、細胞レベルですみやかに、新生H鎖の喪失をひき起こし、複製開始の初期の反応に作用していると思われた。このMPP+の新生H鎖の喪失作用は単離ミトコンドリアにおいて添加後わずか1分から観察されることから、新生H鎖の合成の随害ではなくすでに存在するD-loopに直接作用することが示唆される。実際、分離したミトコンドリアDNAに作用させてもD-loop構造の解消が観察されることから、MPP+の細胞レベルでの複製阻害は複製中間体であるD-loopを直接不安定化という全く新しい機構によるものであることが明らかになった。この複製中間体の不安定化作用はD-loop構造中に存在するHolliday構造様の分岐構造のコンフォメーションの変化による分岐点移動の促進によるものであることを見いだした.ミトコンドリアDNAの維持に必須であるミトコンドリア転写因子mtTFAと1本鎖DNA結合蛋白質mtSSBがD-loopをそれぞれ不安定化および安定化する作用があることを見いだした。これらの結果はD-loop構造中に存在するHolliday構造様の分岐構造の安定性がミトコンドリアDNAの維持に重要な役割を果たしていることを示唆している。

Research Products

• [Publications] Ide, T.et al.: "Mitochoncirial DNA damage and dysfunction associated with oxidative stress in failing hearts following myocardial infarction"Circ. Res.. 88. 529-535 (2001)
• [Publications] Umeda, S. et al.: "Both heavy strand replication origins are active in partially duplicated human mitochondrial DNAs"Biochem. Biophys. Res. Commun.. 286. 681-687 (2001)
• [Publications] Tsutsui, H. et al.: "8-oxo-dGTPase, which prevents oxidative stress-induced DNA damage, increases in the mitochondria from falling hearts"Circulation. 104. 2883-2885 (2001)
• [Publications] Iwase, M. et al.: "Clinical features of diabetic patients with 0.01-0.1% heteroplasmy A3243G mutation in leukocyte mitochoncirial DNA"Diabetes Res Clin Pract. 54. 215-217 (2001)