ステロイド生合成システムにおける膜酵素反応速度論

1995 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 07229235
• 研究機関: 広島大学
• 研究代表者: 小南 思郎 広島大学, 総合科学部, 教授 (10106776)
• キーワード: ステロイドホルモン / 生体膜 / 膜酵素 / 人工膜リポソーム / 脂溶性物質 / 反応機構 / 副腎皮質 / 3β水酸化ステロイド脱水素酵素

研究概要

ステロイドホルモンは水溶液には溶け難く、生体膜に濃縮され易い。その生体膜に濃縮されたステロイドを生体膜中の膜酵素が代謝し、最終的ステロイドホルモンとして放出する。ステロイド代謝膜酵素の反応機構を速度論的に解析するためには、精製された膜酵素を人工膜リポソームに組み込むことが必要である。今回、ウシ副腎ミクロソームより精製した3β水酸化ステロイド脱水素酵素をコール酸とオクチルグルコシドを用いた3β水酸化ステロイド脱水素酵素は水溶液中より非常に安定であり、その反応の基本的速度定数を決めることができた。
リポソーム膜にミトコンドリアのステロイド代謝膜酵素とミクロソームの膜酵素を組み込み、その両者を混合することにより、副腎皮質のコレステロールから最終のステロイドホルモンまでの生合成過程を再構成することに成功した。この反応系ではステロイド中間代謝物は拡散により移動していることが確認された。すなわち、副腎皮質ステロイドホルモン生合成過程ではステロイド中間体の移動に特別の機構を必要としないことが分かった。
生体膜は水溶性物質に対しては高い障壁となるが、ステロイドの様な脂溶性物質は殆ど自由に透過できる。しかし、ステロイド中間代謝物が膜外に放出されてはステロイドホルモン生合成に支障をきたす。それを避けるために、副腎皮質のステロイド代謝膜酵素は反応中間体を酵素から解離しない連続的反応を行っていることが反応速度論的に証明された。

研究成果

• [文献書誌] T. Yamazaki: "15-Liposxygenase metabolites of arachidonic acid mediates adrenocorticotropic action in bovine adrenal steroidogenesis" Endocrinology. (in press). (1996)
• [文献書誌] S. Kominami: "Reconstitution of the steroidogenic pathway from cholesterol to aldosterone in liposome membranes" Biochim. Biophys. Acta. (in press). (1996)
• [文献書誌] Q. Jiang: "Expression and zonal distribution of CYP2D16 in the guinea pig adrenal cortex: Relationship to Xenobiotic metabolism" Molecular Pharmacology. (in press). (1996)
• [文献書誌] T. Tamura: "The dynamics of P450(arom) and P450(17α, lyase) expressions in human polycystic ovary" Frontiers in Endocrinology. 13. 267-272 (1995)
• [文献書誌] S. Takemori: "Molecular Mechanism of cytochrome P-450 dependent aldosterone biosynthesis in the adrenal cortex" Trend. in Endocri. Metabolism. 6. 7-13 (1995)
• [文献書誌] H. Tagashira: "Kinetic studies of cytochrome P450(17α, lyase) dependent androstenedione formation from progesterone" Biochemistry. 34. 10939-10945 (1995)
• [文献書誌] T. Yamazaki: "Incorporation of bovine adrenal 3β-hydroxy-5-ene steroid dehydrogenase/Δ^5-Δ^4 isomerase into phospholipid vesicles" Biochim. Piophys. Acta. 1257. 293-296 (1995)
• [文献書誌] M. Usui: "Avian neurosteroids. II. Localization of a cytochrome P450scc-like substance in the quail brain" Brain Res.678. 10-20 (1995)
• [文献書誌] S. Kominami: "Cytochrome P-450 transfer from adrenocortical sub-mitochondrial particles to liposome membranes" Biochemistry. 34. 4839-4845 (1995)