線虫の寿命に関わる呼吸鎖酵素の反応機構解明を志向した機能性分子プローブの合成開発

• 研究課題/領域番号: 15380083
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 生物生産化学・生物有機化学
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 三芳 秀人 京都大学, 農学研究科, 助教授 (20190829)
• 研究分担者: 北 潔 東京大学, 大学院・医学系研究科, 教授 (90134444)
• 研究期間 (年度): 2003 – 2004
• 研究課題ステータス: 完了 (2004年度)
• 配分額: 13,700千円 (直接経費: 13,700千円); 2004年度: 5,300千円 (直接経費: 5,300千円); 2003年度: 8,400千円 (直接経費: 8,400千円)
• キーワード: 呼吸鎖阻害剤 / 呼吸鎖酵素 / ミトコンドリア / アセトゲニン / 構造活性相関

研究概要

複合体-Iの強力な阻害剤であるフェンピロキシメイトの結合部位を光親和性標識実験によって同定するために、トリチウム標識した光分解性フェンピロキシメイト([^3H](trifluoromethyl)-phenyldiazirinyl fenpyroximate : TDF)を合成した。[^3H]NaBH_4によるトリチウム標識以降の反応および光親和性標識実験は、共同研究者である矢木隆雄氏の研究室(The Scripps Research Institute)で行った。ジアジリン環を導入したTDFは、ウシ心筋複合体-Iにおいてフェンピロキシメイトと同等の強力な阻害活性を発揮することが確認された。
ウシ心筋ミトコンドリアを用いた光親和性標識実験の結果から、フェンピロキシメイトの結合部位はミトコンドリア内膜アームに存在すると考えられているサブユニットND5であることが明らかになった。サブユニットND5に対して作成した抗体の免疫反応が弱かったためにサブユニットND5の同定作業は容易ではなかったが、最終的には二次元電気泳動によって同定することができた。これまでいくつかの複合体-I阻害剤の結合サブユニットが光親和性標識実験によって同定されているが、ミトコンドリア内膜アームに位置するサブユニットが同定された例は始めてである。この結果から、複合体-Iのプロトンポンプ活性に膜内サブユニットが関与している可能性が始めて実験的に示唆された。今後、線虫ミトコンドリア複合体-Iについても同様の実験を行う予定である。

研究成果

• [雑誌論文] Synthesis and inhibition mechanism of Dlac-acetogenins : a novel type of inhibitor of bovine heart mitochondrial complex I. (2005)
  • 著者名/発表者名: Ichimaru, N., Murai, M., Abe, M., Hamada, T., Yamada, Y., Makino, S., Nishioka, T., Makabe, H., Makino, A., Kobayashi, T., Miyoshi, H.
  • 雑誌名: Biochemistry 44 ページ: 816-825
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Synthesis of two possible diastereomers of reticulatain-I. (2004)
  • 著者名/発表者名: Makabe, H. et al.
  • 雑誌名: Tetrahedron Lett. 45 ページ: 973-977
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Rhodoquinone Reaction Site of Mitochondrial Complex I in Parasitic Helminth. (2004)
  • 著者名/発表者名: Yamashita, T., Ino, T., Miyoshi, H., Sakamoto, K., Osanai, A., Nakamaru-Ogiso, E., Kita, K.
  • 雑誌名: Ascaris suum.Biochim.Biophys.Acta (Bioenergetics) 1608 ページ: 97-103
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Synthesis of two possible diastereomers of reticulatain-1 (2004)
  • 著者名/発表者名: Makabe, H., Miyawaki, A., Takahashi, R., Hattori, Y., Konno, H., Abe, M., Miyoshi, H.
  • 雑誌名: Tetrahedron Lett. 45 ページ: 973-977
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Occurrence of a bound ubiquinone and its function in Escherichia coli membrane-bound quinoprotein glucose dehydrogenase. (2004)
  • 著者名/発表者名: Elias, M.D., Nakamura, S., Migita, C.T., Miyoshi, H., Toyama, H., Matsushita, K., Adachi, O., Yamada, M.
  • 雑誌名: J.Biol.Chem. 279 ページ: 3078-3083
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Synthesis and mitochondrial complex I inhibition of dihydroxy-cohibin A, non-THF annonaceous acetogenin analogue (2004)
  • 著者名/発表者名: Konno, H., Hiura N., Makabe, H., Abe, M., Miyoshi, H.
  • 雑誌名: Bioorg.Med.Chem.Lett. 14 ページ: 629-632
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Essential structural features of acetogenins : role of hydroxy groups adjacent to the bis-THF rings. (2004)
  • 著者名/発表者名: Abe, M., Kenmochi, A., Ichimaru, N., Hamada, T., Nishioka, T., Miyoshi, H.
  • 雑誌名: Bioorg.Med.Chem.Lett. 14 ページ: 779-782
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Synthesis and Inhibitory Action of Novel Acetogenin Mimics with Bovine Heart Mitochondrial Complex I. (2004)
  • 著者名/発表者名: Hamada, T., Ichimaru, N., Abe, M., Fujita, D., Kenmochi, A., Nishioka, T., Zwicker, K., Brandt, U., Miyoshi, H.
  • 雑誌名: Biochemistry 43 ページ: 3651-3658
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Direct evidence for the interaction of stigmatellin with a protonated acidic group in the bc_1 complex from S.cerevisiae as monitored by FTIR difference spectroscopy and ^<13>C specific labeling. (2004)
  • 著者名/発表者名: Ritter, M., Palsdottir, H., Abe, M., Mantele, W., Hunte, C., Miyoshi, H., Hellwig, P.
  • 雑誌名: Biochemistry 43 ページ: 8439-8446
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Total synthesis of cis-solamin and its inhibitory action with bovine heart mitochondrial complex I. (2004)
  • 著者名/発表者名: Makabe, H., Hattori, Y., Kimura, Y., Konno, H., Abe, M., Miyoshi, H., Tanaka, A., Oritani, T.
  • 雑誌名: Tetrahedron 60 ページ: 10651-10657
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Synthesis of two possible diasteromers of reticulatain-I. (2004)
  • 著者名/発表者名: Makabe, H. et al.
  • 雑誌名: Tetrahedron Lett. 45 ページ: 973-977
• [雑誌論文] The ND5 subunit was labeled by a photoaffinity analogue of fenpyroximate in bovine mitochondria complex I. (2003)
  • 著者名/発表者名: Nakamura-Ogiso, E. et al.
  • 雑誌名: Biochemistry 42 ページ: 746-754
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Architecture of succinate dehydrogenase and reactive oxygen species generation (2003)
  • 著者名/発表者名: Yankovskaya, V. et al.
  • 雑誌名: Science 299 ページ: 700-704
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Atpenins, potent and specific inhibitors of mitochondrial complex II (succinate-ubiquinone oxidoredutase). (2003)
  • 著者名/発表者名: Miyadera, H. et al.
  • 雑誌名: Proc.Natl.Acad.Sci.USA 100 ページ: 473-477
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Asymmetric binding of the high-affinity Q_H ubisemiquinone in quinol oxidase (bo_3) from Escherichia coli by mulifrequency electron paramagnetic resonance spectroscopy. (2003)
  • 著者名/発表者名: Grimaldi S. et al.
  • 雑誌名: Biochemistry 42 ページ: 5632-5639
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Synthesis and Inhibitory Action of Novel Acetogenin Mimics with Bovine Heart Mitochondrial Complex I. (2003)
  • 著者名/発表者名: Hamada, T. et al.
  • 雑誌名: Biochemistry 43 ページ: 3651-3658
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] The ND5 subunit was labeled by a photoaffinity analogue of fenpyroximate in bovine mitochondrial complex I. (2003)
  • 著者名/発表者名: Nakamaru-Ogiso, E., Sakamoto, K., Matsuno-Yagi, A., Miyoshi, H., Yagi, T.
  • 雑誌名: Biochemistry 42 ページ: 746-754
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Architecture of succinate dehydrogenase and reactive oxygen species generation (2003)
  • 著者名/発表者名: Yankovskaya, V., Horsefield, R., Tornroth, S., Luna-Chavez, C., Miyoshi, H., Leger, C., Byrne, B., Cecchini, G., Iwata, S.
  • 雑誌名: Science 299 ページ: 700-704
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Atpenins, potent and specific inhibitors of mitochondrial complex II (succinate-ubiquinone oxidoreductase). (2003)
  • 著者名/発表者名: Miyadera, H., Shiomi, K., Ui, H., Yamaguchi Y., Masuma, R., Tomoda, H., Miyoshi, H., Osanai, A., Kita, K., Ohmura, S.
  • 雑誌名: Proc.Natl.Acad.Sci.USA 100 ページ: 473-477
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Asymmetric binding of the high-affinity Q_H ubisemiquinone in quinol oxidase (bo_3) from Escherichia coli studied by multifrequency electron paramagnetic resonance spectroscopy (2003)
  • 著者名/発表者名: Grimaldi S., Ostermann, T., Weiden, N., Mogi, T., Miyoshi, H., Lidwig, B., Michel, H., Prinsner, T.F., MacMillan, F.
  • 雑誌名: Biochemistry 42 ページ: 5632-5639
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Complex II from phototrophic purple bacterium Rhodoferax fermentans displays rhodoquinol-fumarate reductase activity. (2003)
  • 著者名/発表者名: Miyadera, H., Hiraishi, A., Miyoshi, H., Sakamoto, K., Mineki, R., Murayama, K., Nagashima, K., Matsuura, K., Kojima, S., Kita, K.
  • 雑誌名: Eur.J.Biochem. 270 ページ: 1863-1874
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Isolation and characterization of the stage-specific cytochrome b small subunit (CybS) of Ascaris suum complex II from the aerobic respiratory chain of larval mitochondria. (2003)
  • 著者名/発表者名: Amino, H., Osanai, A., Miyadera, H., Shinjyo, N., Tomitsuka, E., Taka, H.Mineki, R.Murayama, K.Takamiya, S.Aoki, T.Miyoshi, H., Sakamoto, K Kojima, S., Kita, K.
  • 雑誌名: Mol.Biochem.Parasitol. 128 ページ: 175-186
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Synthesis and Inhibitory Activity of Ubiquinone-Acetogenin Hybrid Inhibitor with Bovine Mitochondrial Complex I. (2003)
  • 著者名/発表者名: Yabunaka, H., Abe, M., Kenmochi, A., Hamada, T., Nishioka T., Miyoshi, H.
  • 雑誌名: Bioorg.Med.Chem.Lett. 13 ページ: 2385-2388
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Characterization of inhibitor binding sites of mitochondrial complex I using fluorescent inhibitor (2003)
  • 著者名/発表者名: Ino, T., Nishioka, T., Miyoshi, H.
  • 雑誌名: Biochim.Biophys.Acta (Bioenergetics) 1605 ページ: 15-20
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] 山下哲夫: "Rhodoquinone reaction site of mitochondrial complex I in parasitic helminth, Ascaris sum"Biochim.Biophys.Acta. 1608. 97-103 (2004)
• [文献書誌] 真壁秀文: "Synthesis of two possible diastereomers of reticulatiain-1"Tetrahedron Lett.. 45. 973-977 (2004)
• [文献書誌] M.D.Elias: "Occurrence of a bound ubiquinone and its function in Escherichia coli membrane-bound quinoprotein glucose dehydrogenase"J.Biol.Chem.. 279. 3078-3083 (2004)
• [文献書誌] 安部真人: "Essential structural features of acetogenins : role of hydroxy groups adjacent to the bis-THF ring"Bioorg.Med.Chem.Lett.. 14. 779-782 (2004)