脳変性症におけるミトコンドリアの形成制御に関する分子生物学的研究

• 研究課題/領域番号: 03263222
• 研究種目: 重点領域研究
• 配分区分: 補助金
• 研究機関: 自治医科大学
• 研究代表者: 太田 成男 自治医科大学, 医学部, 助教授 (00125832)
• 研究期間 (年度): 1991
• 研究課題ステータス: 完了 (1991年度)
• 配分額: 2,200千円 (直接経費: 2,200千円); 1991年度: 2,200千円 (直接経費: 2,200千円)
• キーワード: ミトコンドリア / ミトコンドリア脳筋症 / ATP合成酵素 / 呼吸鎖 / tRNA / ミトコンドリアDNA / 転写制御

研究概要

ミトコンドリア形成制御機構自体がまだ十分に解明されていない点が多く存在するので、脳を中心としたミトコンドリア形成機構解明のために以下の研究を行った。
1.ミトコンドリアタンパク質のゲノム遺伝子のクロ-ニング
ミトコンドリアタンパク質の脳・中枢神経系において特異的に発現する遺伝子とその構造を明らかにする目的で、ヒトATP合成酵素のαサブユニットとγサブユニット遺伝子をクロ-ニングし、塩基配列を決定した。
2.ミトコンドリアタンパク質遺伝子の転写制御領域の決定
ATP合成酵素βサブユニット遺伝子の5′上流領域を分子生物学的常法によって転写に必須な領域と転写制御領域を新たに決定した。
3.ミトコンドリア脳筋症由来ミトコンドリアの挙動
慢性進行性外眼麻痺CPEO患者由来ミトコンドリアをHeLa細胞に導入し、欠失ミトコンドリアDNA(mtDNA)の挙動を調べた。そして欠失mtDNAは正常mtDNAに比べ増殖速度が速いことを見い出した。また、タンパク質合成速度は欠失mtDNAが60%を閾値に急速に低下した。脳卒中様症状を呈するミトコンドリア筋症・脳症(MELAS)では4%程度正常mtDNAがあるとタンパク質は合成されるものの高分子タンパク質合成速度は低下していた。すなわちミトコンドリア脳筋症の各病型では、変異mtDNAによるタンパク質合成低下のプロファイルも異なっていることが明らかとなった。

研究成果

• [文献書誌] M.Harada et al.: "The alphal betal heterodimer,the unit of ATP synthase" Biochim.Biophys.Acta. 1056. 279-284 (1991)
• [文献書誌] S.Matsuda et al.: "The alpha‐ketoacid dehydrogenase complexes.Sequence similarity of rat pyruvate dehydrogenase with E.coli and Azotobacter vinelandii alpha‐ketoglutarate dehydrogenase" Biochim.Biophys.Acta. 1089. 1-7 (1991)
• [文献書誌] Y.Yamaguchi et al.: "Analysis on the survival of human mature eosinophils:Interleukin‐5 prevents apoptosis in mature human eosinophils" Blood. 78. 2542-2547 (1991)
• [文献書誌] Y.Kobayashi et al.: "Respiration deficient cells are caused by a single point mutation in the mitochondrial tRNA‐Leu(UUR) gene in MELAS(mitochondrial myopathy,encephalopathy,lactic acidosis and strokeloke episodes)" Am.J.Hum.Genetics. 49. 590-599 (1991)
• [文献書誌] K.Nakano et al.: "Purification and molecular cloning of the succinyltransferase of rat alpha‐ketoglutarate dehydrogenase complex.It does not have a sequence motif of the putative E3 and/or E1 binding site." J.Biol.Chem.266. 19013-19017 (1991)
• [文献書誌] J‐I.Hayashi et al.: "Introduction of disease‐related mitochondrial DNA deletions into HeLa cells lacking mitochondrial DNA results in mitochondrial dysfunction" Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.88. 10614-10618 (1991)
• [文献書誌] S.Ohta et al.(T.Sato,S.DIMauro eds): "Regulation of gene expression for the nuclear‐encoded mitochondrial proteins in mammalian cells in “Progress in Neuropathology"" Ravvn Press, 11 (1991)
• [文献書誌] Y.Kagawa et al.(T.Sato,S.DiMauro eds): "Multiple deletions of mitochondrial DNA in patients with familial mitochondrial myopathy.in “Progress in Neurpathology"" Raven Press, 12 (1991)