ピルビン酸キナ-ゼ異常による遺伝性溶血性貧血の病因解明

1991 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 03671199
• 研究機関: 東京女子医科大学
• 研究代表者: 藤井 寿一 東京女子医科大学, 医学部, 助教授 (70107762)
• 研究分担者: 三輪 史朗 (財)沖中記念成人病研究所, 所長 (40034954)
• キーワード: 溶血性貧血 / 赤血球酵素異常症 / ピルビン酸キナ-ゼ異常症 / 変異酵素 / 単一塩基置換 / 単一アミノ酸置換

研究概要

ピルビン酸キナ-ゼ(PK)異常症は世界各国から300例以上が報告され、解糖系の中では最も頻度の高い酵素異常症である。われわれは既に正常ヒトL型、R型およびM_2型PKcDNAのクロ-ニングと塩基配列の決定を行っている。さらに、ホモ接合型PK異常症の1例(PK Tokyo)で単一塩基置換を決定し、この置換により不安定な変異酵素になることを明らかにしてきた。今年度はホモ接合型PK異常3例(PK Nagasaki,PK Fukushima,PK Maebashi)についての分子異常を検索した。方法はPK異常症患者網赤血球からRT・PCR法によりR型PKcDNAを単離し、全翻訳領域の塩基配列を決定した。PK Nagasakiでは既に明らかにしているPK Tokyo同一の単一塩基置換である ^<1151>ACG→ATGが同定され、この塩基置換によりThr^<384>からMetへの単一アミノ酸置換を引き起こす事が明らかになった。PK FukushimaとPK Maebashiでは ^<1261>CAG→AAGが同定された。この変異はGln^<421>からLysへの単一アミノ酸置換を引き起こし、変異部近傍のペプチド鎖の疎水性が劇的に増加する。Gln^<421>はPK分子の進化過程でよく保存されている残基で、そのNー端側近傍に活性中心を構成するアミノ酸が、Cー端側にはPKのアロステリックな性質を規定する構造が存在する。この様に、PK FukushimaとPK Maebashiで見いだされた構造変化はPKの重要な構造に甚大な影響を与えて、PKの熱安定性や基質ホスホエノ-ルピルビン酸との親和性を低下させ、更にアロステリックエフェクタ-であるフルクト-ス-1、6-二リン酸によるPKの活性化をも障害する。以上の結果より、PK FukushimaとPK Maebashiは、活性中心に対する影響のみが考えられるPK TokyoとPK Nagasakiより重篤な貧血を伴うものと考えられる。以上、ホモ接合型PK異常症3症において単一塩基置換を決定し、その構造異常と機能異常の関係を明らかにした。

研究成果

• [文献書誌] Kanno H,Fujii H,Hirono A,Miwa S: "cDNA cloning of human Rーtype pyruvate kinase and identification of a single amino acid substitution(Thr384→Met)affecting enzymatic stability in a pyruvate kinase variant(PK Tokyo)associated with hereditary hemolytic anemia" Proceedings of the National Academy of Science of the United States of America. 88. 8218-8221 (1991)
• [文献書誌] Hirono A,Fujii H,Hirono K,Kanno H,Miwa S: "Molecular abnormality of a Japanese glucoseー6ーphosphate dehydrogenase variant(G6PD Tokyo)associated with hereditary nonーspherocytic hemolytic anemia" Human Genetics.
• [文献書誌] Kanno H,Fujii H,Hirono A,Omine M,Miwa S: "Identical point mutation of the Rーtype pyruvate kinase(PK)cDNA found in unrelated PK variants associated with hereditary hemolytic anemia" Blood.
• [文献書誌] Fujii H,Kanno,H,Hirono A,Shiomura T,Miwa S: "A single amino acid substitution(157 Gly→Val)in a phosphoglycerate kinase variant(PGK Shizuoka)associated with hemolysis and myoglobinuria" Blood.