人体のエネルギ-産生系の形成の制御因子

1990 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 02404027
• 研究機関: 自治医科大学
• 研究代表者: 香川 靖雄 自治医科大学, 医学部, 教授 (30048962)
• 研究分担者: 浜本 敏郎 自治医科大学, 医学部, 講師 (30189625) ; 平田 肇 自治医科大学, 医学部, 講師 (40049052) ; 太田 成男 自治医科大学, 医学部, 講師 (00125832) ; 曽根 〓史 自治医科大学, 医学部, 助教授 (20049034)
• キーワード: ATP synthase / Bioenergetics / mitochondria / transcriptional control / biomembrane / MELAS / human genome / enhancer

研究概要

人体のエネルギ-産生系の形成の制御因子について下記の成果を得た。
1.in vivo系:ラットの運動負荷筋(水泳)、除神経筋、腱切断筋、正常筋から抽出したエネルギ-産生系の諸酵素のmRNAをNorthern blot法で定量比較し、運動負荷時のsoleus筋等の転写活性の上昇を認めたが、invivo実験の制約から詳細な機序はin vitro系によって解明することにした。なおMELASなどミトコンドリア脳筋症に見られるragged red fiberがミトコンドリアの代償的増加による事を確認した。
2.in vitro系:培養人体細胞に培地のエネルギ-源、低酸素、培地無機質の変更などを行い、また、レチノ-ルなどの情報伝達物質などの添加によってF1、cyt.c1、PDHなどの協調的発現を確定した。さらにこれら酵素の遺伝子の5'上流側に共通のmotifを持ったエンハンサ-を発見し、その転写制御活性を実測した(J.Biol.Chem.265,6525,1990)。ミトコンドリアDNA除去によって、核DNAの転写は直接には変化しないが、エネルギ-産生系諸酵素複合体の分子集合は妨げられることを見いだした。
3.病態細胞系:ミトコンドリア脳筋症の病因遺伝子の解明がミトコンドリアDNAの著しい多型によって困難であるので、同一個体から病的細胞と正常細胞を分離して培養しそのミトコンドリアDNAを互いに比較する方法を開発した。これはグルコ-ス培地(DM160)では解糖によって病的細胞も増殖できるが、ガラクト-スーピルビン酸培地では正常細胞のみが増殖することを利用したものである。これによって、MELASの病因遺伝子をミトコンドリアtRNA(LeuーUUR)のA→G点突然変異と確定し、その機序を解明した。更にMELAS細胞が酸素分圧低下に非感受性となることを確認した。
成果の発表:本研究の成果の一部は日本生化学会国際シンポジウムをはじめ、欧米の学会、欧文誌に報告され、また平成2年12月13日の読売新聞等に報道された(本報告様式6参照)。

研究成果

• [文献書誌] 香川 靖雄: "Regulation of mitochondrial ATP synthesis in mammalian cells by transcriptional control." Interntl.J.Biochemistry. 22. 219-229 (1990)
• [文献書誌] 香川 靖雄: "Cytosol type electrolyte medium suitable for long term growth of human cells with very low membrane potential." Biochem.Biophys.Res.Commun.169. 1217-1221 (1990)
• [文献書誌] Tomura,H.,香川 靖雄: "Novel regulatory enhancer in the gene of the human mitochondrial ATP synthase beta subunit." J.Biol.Chem.265. 6525-6527 (1990)
• [文献書誌] Hayashi,H.: "Effects of ethidium bromide treatment of mouse cells on expression and assembly of nuclearーcoded subunits of complexes involved in oxidative phosphorylation." Biochem.Biophys.Res.Commun.167. 216-221 (1990)
• [文献書誌] Ito,Y.: "Smallーangle neutron scattering from the reconstituted TF_1 of H^+ーATPase from thermophilic bacterium PS3 with deuterated subunits." J.Molecular Biol.213. 289-302 (1990)
• [文献書誌] Kagawa,Y.: "Lipid metabolism of and energy transduction of cells cultured in serum free synthetic media." Advances in Membrane Fluidity. 8. 91-101 (1990)
• [文献書誌] 香川 靖雄: "岩波講座 分子生物科学7 エネルギ-の生産と運動" 岩波書店 東京, 189 (1990)
• [文献書誌] Kagawa,Y.: "In:Bioinstrumentation:Developments and Applications.(Stable oligomeric proteins for biosensors:Protein chemistry,gene engineering and electronics." SpringerーVerlag,New York and Berlin, 1563 (1990)