ヘム生合成異常による病態の分子機構:鉄芽球性貧血および骨髓性プロトポルフィリン症

1991 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 03265201
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 林 典夫 東北大学, 医学部, 教授 (00004606)
• 研究分担者: 山本 雅之 東北大学, 医学部, 講師 (50166823) ; 武谷 茂 関西医大, 医学部, 講師 (20121949)
• キーワード: 5‐アミノレブリン酸合成酵素 / フェロキタラ-ゼ / 鉄芽球性貧血 / 骨髓性プロトポルフィリン症 / 遺伝子解析

研究概要

ヘム生合成経路でそれぞれ最初と最後に位置し、ヘム生合成調節のうえで最も重要な役割を果している5ーアミノレブリン酸合成酵素(ALAS)とフェロキラタ-ゼ(FC)の遺伝的異常による病態について、特に、i)鉄芽球性貧血におけるALAS異常の病態への関与、並びにii)骨髄性プロトポルフィリン症(EPP)におけるフェロキラタ-ゼ異常の実体を分子レベルで解明することを目的とした研究計画を実施し、次ぎのような成果を得た。
1)鉄芽球性貧血およびEPPにおける遺伝子上の変異解明の基礎として、ヒト遺伝子ライブラリ-より赤血球型ALAS(ALAS‐E)およびFCの遺伝子クロ-ンを単離し、その構造解析を行い、FC遺伝子のイントロンーエクソン境界の全て、ALAS‐Eについてはその一部の塩基配列を決定した。さらに、5'‐調節領域の解析を行った結果、ALAS‐Eでは、GATA‐1やAP‐1の結合配列、CACCC配列、CCAAT配列などの赤血球系細胞での遺伝子発現調節に重要なシス因子群の存在が知られた。FCでも同様の配列が見られたが、CCAAT配列は存在しなかった。なお、両酵素遺伝子には典型的なTATAA配列は見られない。また、フェロキラタ-ゼ遺伝子の局在部位は第18染色体であると同定された。
2)EPPにおけるFC遺伝子変異の解析のため、本症患者1例(米国白人)のEBウイルスで株化したリンパ球を材料として、FCmRNAの細胞内レベルや転写速度、cDNAや遺伝子DNAの構造などを解析した。その結果、異常対立遺伝子の第1イントロンのアクセプタ-部位の1塩基置換(C→T)があり、これに起因するスプライシングの異常により、作られるmRNA.から第2エクソン部分が欠失していることが伴明した。
今後、以上の成果に基づき、鉄芽球性貧血でのALAS‐E異常や本邦EPP症例におけるFC遺伝子の変異などの解析をさらに進める予定である。

研究成果

• [文献書誌] Fujita,Hiroyoshi: "Sequential activation of genes for heme pathway enzymes during erythroid differentiation of mouse Friend virus‐transformed erythroleukemia cells." Biochim.Biophys.Acta.1090. 311-316 (1991)
• [文献書誌] Fujita,Hiroyoshi: "Erythroleukemia differentiation.Distinctive responses of the erythroid‐specific and the nonspecific δ‐aminolevulinate synthase mRNA." J.Biol.Chem.266. 17494-17502 (1991)
• [文献書誌] Mitani,Kinuko: "Differential induction responses of δ‐aminolevulinate synthase mRNAs during erythroid defferentiation:Use of nonradioactive in situ hybridization." Am.J.Hematol.39. 63-64 (1992)
• [文献書誌] Nakahashi,Yoshitsugu: "The molecular defect of ferrochelatase in a patient with erythropoietic protoporphyria." Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.89. 281-285 (1992)
• [文献書誌] Taketani,Shigeru: "Structure of the ferrochelatase gene.Exon/intron gene organization and location of the gene to chromosome 18." Eur.J.Biochem.
• [文献書誌] Munakata,Hiroshi: "Comparison of protein sequence deduced from the structure of cDNA and gene with peptide sequence information obtained by the analysis of purified enzyme provides conclusive evidence for the existence of erythroid‐specific δ‐aminolevulinate synthase." J.Biol.Chem.