The role of a membrane-bound glutathione transferase in the oxidative stress-induced mitochondria dysfunction

2016 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 24790533
• Research Institution: University of the Ryukyus
• Principal Investigator: 今泉 直樹 琉球大学, 医学部, 助教 (10547384)
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2017-03-31
• Keywords: ミトコンドリア / グルタチオンとランスフェラーゼ / 酸化ストレス / 透過性遷移 / 肝障害

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、ミトコンドリア膜結合性グルタチオントランスフェラーゼ（mtMGST1）の未知機能を解明するため、酸化ストレス性ミトコンドリア膜透過性遷移（MPT）孔（pore）との関連性について注目した。
ラットより分離したミトコンドリアを用い、ミトコンドリア膨化反応、イムノブロッティング、酵素活性等により、酸化ストレスによるMPT poreの開口には①mtMGST1のジスルフィド結合、②adenine nucleotide translocase（ANT）, cyclophilin D（CypD）との高分子蛋白複合体(MPC)の形成、③ミトコンドリア膜の構成脂質であるカルジオリピンが関与していることを明らかにした。加えて、ミトコンドリア内膜より精製したmtMGST1は、外膜や小胞体膜に存在するMGST1とは活性化、分子量、そして等電点に違いがあることが判明した。以上のことは、CLを多く含むミトコンドリア内膜では酸化ストレスにより内膜固有のmtMGST1が特異的にANTやCypDとジスルフィド結合を介してMPCを形成することでMPT poreを開口することが明らかとなった。
一方、マウスより分離した初代培養肝細胞やin vivo実験系において、アセトアミノフェン過剰投与による酸化ストレス性肝障害を惹起させた場合のMPTとmtMGST1の関連性を確認した。この時、MPT抑制作用のある天然抗酸化物はアセトアミノフェンによる肝障害を軽減した。その機構としてmtMGST1やANT、CypDとのMPC形成を阻害するによって肝障害軽減作用を有していることが明らかとなった。すなわち、mtMGST1が酸化ストレス性ミトコンドリア障害に深く寄与していることが解明された。