GPIアンカー生合成系遺伝子PIG-Aのクローニングとその異常の臨床的意義の解明

1994 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 05102006
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 木下 タロウ 大阪大学, 微生物病研究所, 教授 (10153165)
• 研究分担者: 井上 徳光 大阪大学, 微生物病研究所, 助手 (80252708) ; 竹田 潤二 大阪大学, 微生物病研究所, 助教授 (50163407)
• キーワード: GPIアンカー / 発作性夜間血色素尿症 / 遺伝子病 / 糖鎖遺伝子 / 造血幹細胞 / ×染色体 / 体細胞突然変異 / 補体

研究概要

発作性夜間血色素尿症(PNH)は、GPIアンカー生合成に働くPIG-A遺伝子の体細胞突然変異と、変異を持つ血液細胞によるクローン性占有により発症する。PIG-Aが全例の病因遺伝子であるかを知るために多くの患者を調べた。日本人20、英国人4、タイ人14の合計38例の患者を解析し、全例にPIG-Aの異常を認めた。すなわち、世界のPNHの少なくとも大部分でPIG-Aが病因遺伝子であることが確定した。決定した33例の体細胞突然変異は、すべて1一10塩基の欠失、挿入、置換といったさまざまな小さな変異で、翻訳領域とスプライス部位に広く分布しており、ランダムに起こっていると考えられた。GPIアンカー生合成系の他の遺伝子が病因にならないのは、PIG-AだけがX染色体にあり、他の遺伝子が常染色体に存在するためであると考えられる。実際、我々は、後期の遺伝子であるPIG-FとPIG-Bをクローニングし、それぞれ2番と15番染色体に存在することを示した。
次に、クローン性占有のメカニズム解明と疾患モデル動物作製を最終目標としてPlG-AのマウスのホモログであるPig-aをES細胞でターゲットした。Pig-aもX染色体に存在するため、ES細胞はGPIアンカー欠損細胞になった。これを用いてキメラマウスを作製した。一部のキメラマウスでは、生後3週の時点で血液細胞中にGPIアンカー型蛋白質欠損細胞が少数存在し、ターゲットされたES細胞が造血幹細胞に分化したことがわかった。現在異常造血幹細胞の性質を解析しつつある。
PIG-A遺伝子の産物が、GPIアンカー生合成の場である小胞体の膜蛋白質であり、しかも初期の反応が行われる細胞質側に主な部分が存在することを証明した。PIG-A遺伝子産物は、細菌のGlcNAc転移酵素の1つと相同領域を持つこととあわせて、GlcNAcの転移反応に直接働いていると考えられた。

研究成果

• [文献書誌] Tosio Miyata et al.: "Abnormalities of PIG-A transcripts in granulocytes from patients with paroxysmal nocturnal hemoglobinuria." New England Journal of Medicine. 330. 249-255 (1994)
• [文献書誌] Taroh Kinoshita et al.: "Expression cloning of genes for GPI-anchor biosynthesis." Brazilian Journal of Medical and Biological Research. 27. 127-132 (1994)
• [文献書誌] Yoshiyama Iida et al.: "Characterization of genomic PIG-A gene:A gene for glycosylphosphatidylinositol-anchor biosynthesis and paroxysmal nocturnal hemoglobinuria." Blood. 83. 3126-3131 (1994)
• [文献書誌] Kazuyoshi Kawagoe et al.: "Molecular cioning of murine Pig-a,a gene for GPI-anchor biosynthesis, and demon-stration of interspecies conservation of its structure, function and genetic locus," Genomics. 23. 566-574 (1994)
• [文献書誌] Taoh Kinoshita et al.: "Expression cloning strateries for GPI-anchor biosynthesis enzymes and regulators." Methods in Enzymology. 250. 547-560 (1995)
• [文献書誌] Taroh Kinoshita et al.: "GPI-anchor synthesis." Parasitology today. 10. 139-143 (1994)
• [文献書誌] Monika Bessler et al.: "Paroxysmal nocturnal haemoglobinuria (PNH)is caused by somatic mutations in the PIG-A gene." ENBO Journal. 13. 110-117 (1994)
• [文献書誌] Norio Yamada et al.: "Somatic mutations of the PIG-A gene found in Japanese patients with paroxysmal nocturnal hemoglobinuria." Blood. 85. 885-892 (1995)