変異ミトコンドリアDNAの除去によるミトコンドリア脳筋症の遺伝子治療法の開発

1996 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 08457196
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 研究機関: 日本医科大学
• 研究代表者: 太田 成男 日本医科大学, 老人病研究所, 教授 (00125832)
• 研究分担者: 若尾 りか 日本医科大学, 老人病研究所, 助手 (20277586) ; 麻生 定光 日本医科大学, 老人病研究所, 講師 (70167914)
• キーワード: ミトコンドリア病 / ミトコンドリアDNA / アポトーシス / bcl-2 / Fas / ミトコンドリア機能低下 / 治療

研究概要

ミトコンドリア脳筋症治療のために変異ミトコンドリアDNA(mtDNA)が蓄積した筋細胞を死滅させる方法を提唱した。そのために、まずミトコンドリアの異常を関知する機構を解明することが第一段階である。ミトコンドリアの機能低下によってアポトーシス媒介蛋白Fasの誘導がおきた。その誘導はミトコンドリアの機能低下によるものか、アポトーシスが起こりやすい状態になったためか、は明らかではなかった。そこでmtDNAを完全に欠失した細胞にラットbcl-2遺伝子を導入してアポトーシスのおこりやすさとFasの発現誘導の関連を調べた。するとアポトーシスはBcl-2によって抑制されたにも関わらず、Fasの誘導は亢進していた。このFas遺伝子の転写制御領域をluciferase assayにより調べると、Fas遺伝子の5'上流1.5kbp以内にはミトコンドリア機能低下を感受して発現を促すエレメントは存在しないことが明らかとなった。さらに上流あるいはイントロン内のミトコンドリア機能低下感受性エレメントが存在することが推定される。次に細胞死を誘導する蛋白の作成をおこなった。アポトーシスを誘導するBaxの解析をおこない、BaxのC末端側だけでアポトーシスをおこす能力があることが判明した。この領域は他のBcl-2ファミリーと相互作用する領域を欠いているので、細胞死を誘導するには最適と思われた。現段階ではFas遺伝子のミトコンドリア機能低下感受性エレメントを同定すればBax蛋白のC末端側の遺伝子を接続して細胞に遺伝子を導入し、変異mtDNAが蓄積した細胞を選択的に死滅させることが可能であることが示された。

研究成果

• [文献書誌] Mizuguchi M.,Ohta S.et al.: "Immunochemical and Immunohistochemical localization of Bcl-x protein in the rat central nervous system." Brain Res.712. 281-286
• [文献書誌] Shiraiwa N.,Ohta S.et al.: "An additional form of rat Bcl-x.,Bcl-xβ,generated by an unspliced RNA,Promotes apoptosis in promyeloid cells." J.Biol Chem.271(22). 13258-13265
• [文献書誌] Sohma O.,Ohta,S.et al.: "High expression of Bcl-x protein in the developing human cerebellar cortex." J.Neurosci Res.43(2). 175-182
• [文献書誌] Uenaka R.,Ohta S.et al.: "Increased Expression of Carnitine Palmitoyltransferase I Gene is Repressed by Administering L Carnitine in the hearts of Carnitine Deficient Juvenile Visceral Steatosis Mice." J.Biochem.119. 533-540
• [文献書誌] Asoh S.,Mori T.,Hayashi J.I.,Ohta S.: "Expression of an Apoptosis-Mediator,Fas is Enhanced by Dysfunctional Mitochondria." J.Biochem.120. 600-607
• [文献書誌] 太田成男: "ミトコンドリア脳筋症" (病理と臨床(増刊号)病理診断と分子生物学), 4 (1996)
• [文献書誌] 若尾りか,太田成男: "アポトーシスとレドックス調節" 神経研究の進歩, 9 (1996)