β-galactosidase欠損症の分子レベルの検索(運動失調を主症状とする成人型GM1-gangliosidosisについて)

1989 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 01623502
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 直井 信 名古屋大学, 医学部, 助教授 (50022786)
• キーワード: β-ガラクトシダ-ゼ / GM1ガングリオシド-シス / GM1ガングリオシド / 運動失調 / β-ガラクトシダ-ゼ欠損症

研究概要

β-ガラクトシダ-ゼ(β-gal)の欠損によるGM1ガングリオシド-シスは中枢神経系GMIガングリオシド(GM1)の蓄積を起し、中枢神経症状を主に呈する疾患である。その成人型において運動失調を中心とした症例を見いだし、β-galの基質特異性が変化し、GMIへの酵素活性が選択的に低下し、他の基質である糖タンパクへの活性を保持されていた。この為に天然基質に対する酵素活性の測定法を確立た。[Naoi,et al.,J.Chromat.426(1988)75]。次に正常ヒト肝ならびにGMIガングリオシド-シス成人型の症例の肝よりβ-galの精製を行なった[Mutoh,et al.,Biochem.Biophys.Acta.,964(1988)]。β-galは単一のタンパク質として精製でき、両者について、タンパク化学的、酵素学的性状を比較検討したところ、変異酵素の最小分子量は6万で正常酵素より5千小さかった。また至適pHは正常酵素と比べ酸性側にあり、当電点も3.5と正常酵素(4.5)より酸性側にあった。また酵素活性は天然基質のGM1、人工基質4-メチルウンベリフェリルβ-ガラクトシドに対し共に低下していたが、前者に対するKm値が著明に増大しており、変異酵素がGM1への親和性を低下させていることが明らかにとなった。さらに中枢神経症状が主に運動失調に限局した機序につき検討し、脳内における酵素活性の分布につき検討したところ、小脳、脳幹部においてβ-gal活性が低いこと、また成人型GM1ガングリオシド-スの症例において特にそれらの部位に酵素活性が低下していること、さらに、その部位にGM1の蓄積があることを見いだした。またヒト脳内β-galの反応速度論解析より、大脳白質、小脳、脳幹部には大脳皮質と同様のもの以外に酵素的性状を異にしたβ-galの存在することが認められた。この為、ヒト脳よりβ-galの精製を試み、基質よりヒト肝より分離したものに近い酵素が得られた。他のβ-galについても現在精製を行なっている。これら二型の酵素と欠損疾患の関連につき検討を行なっている。

研究成果

• [文献書誌] Naoi,M.: "Effect of 1-methy1-4-phenylpyridinium ion(MPP^+)on catecholamine levels and activity of related enzymes in clonal rat pheochromocytoma pc12h cells." Life Seciences.43. 1485-1491 (1988)
• [文献書誌] Mutoh,T.: "Severe orthostatic hypotension in a female carrier of Fabry's disease" Arch.Neurol.45. 468-472 (1988)
• [文献書誌] Naoi,M.: "Uptake of glycosylated β-galactosidase into human brain synaptosomes;Occurrence of two different systems for specific glycosides." Neurochem.Int.13. 75-79 (1988)
• [文献書誌] Naoi,M.: "Microassay for GM_1 ganglioside β-galactosidase activity using higy-performance liquid chromatography." J.Chromatogr.426. 75-82 (1988)
• [文献書誌] Naoi,M.: "Specific binding of glycosylated β-galactosidase to rat clonal pheochromocytoma PC12h cells:Effects of nerve growth factor and gangliosides." J.Neurochem.50. 1297-1301 (1988)
• [文献書誌] Mutoh,T.: "Purification and characterization of human liver β-galactosidase from a patients with the adult from of GM1 gangliosidosis and a normal control." Biochem.Biophys.Acta.964. 244-253 (1988)
• [文献書誌] Naoi,M.: "Binding of specific glycoconjugates to human brain synaptosomes;studies using glycosylated β-galactosidase." Neurosci.Lett.79. 331-336 (1987)
• [文献書誌] Naoi,M.: "Glycoconjugates in Medicine" Professinal Postgraduate Services, 295-299 (1988)
• [文献書誌] Naoi,M.: "Role of eukaryotic cell surface macromolecules,Vol.25" Publications and Information Directorate, 66-69 (1988)
• [文献書誌] Mutoh,T.: "Progress in Clinical Neurosciences,Vol.2" Clinical and biochemica aspects of sphingolipidosis., 141-152 (1987)