カルバミルリン酸をとりまく代謝酵素系遺伝子の分子進化

1988 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 63618514
• Research Institution: Kumamoto University
• Principal Investigator: 森 正敬 熊本大学, 医学部, 教授 (40009650)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 天谷 吉宏 熊本大学, 医学部, 助手 (50193032) ; 滝口 正樹 熊本大学, 医学部, 講師 (40179578)
• Keywords: アルギニノコハク酸リアーゼ / δクリスタリン / 尿素サイクル酵素 / アルギニン合成酵素 / レンズ蛋白質 / 分子進化

Research Abstract

カルバミルリン酸をとりまくピリミジン合成系、アルギニン合成系および尿素合成系遺伝子は複雑かつ多彩な分子進化を示す。原核生物である大腸菌ではただ1つのグルタミン利用性カルバミルリン酸合成酵素(CPSII)が存在する。ところが、真核生物である酵母ではピリミジン合成とアルギニン合成に専用の2種のCPSIIに分れている。高等動物では肝臓において尿素サイクルが形成されるが、これはアルギニン合成系から進化したものと予想される。そしてCPSIIはアンモニア利用性酵素CPSIとなり、次段のオルニチントランスカルハミラーゼ(OTC)と共にミトコンドリアへ局在化する情報を獲得する。われわれは尿素サイクルを構成する5種の酵素のうちOTCとアルキナーゼについてcDNAを単離し、尿素サイクルがアルギニン合成系および分解系の酵素より進化したことを証明した。さらに、尿素サイクルの第4段の酵素であるアルギニノコハク酸リアーゼのcDNAを単離し構造を解析したところ、トリのレンズ蛋白質であるδクリスタリンとの間にアミノ酸レベルで64%の相同性があることが分った。そこで、ラットのアルギニノコハク酸リアーゼの染色体遺伝子を単離し構造解析を行った。本酵素遺伝子は約16Kbにおよび、16個のエクソンより構成されていた。本酵素遺伝子のエクソン-イントロン構成はδクリスタリン遺伝子ときわめてよく似ており、δクリスタリン遺伝子がアルギニン合成系および尿素サイクル酵素であるアルギニノコハク酸リアーゼ遺伝子から進化したことが明らかとなった。

Research Products

• [Publications] Amaya,Yoshihiro 他: J.Biochem.103. 177-181 (1988)
• [Publications] Hata,Akira 他: J.Biochem.103. 302-308 (1988)
• [Publications] Ohtake,Akira 他: J.Biol.Chem.263. 2245-2249 (1988)
• [Publications] Takiguchi,Masaki 他: Nucl.Acids Res.16. 8789-8802 (1988)
• [Publications] Matuo,Seiji 他: FEBS Lett.234. 395-399 (1988)
• [Publications] Matsubasa,Tadashi 他: Proc.Natl.Acad.Sci USA. 86. 592-596 (1989)