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

1998 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 08457196
• 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: 石橋 佳朋 日本医科大学, 老人病研究所, 助手 ; 紙野 晃人 日本医科大学, 老人病研究所, 助手 (40307955) ; 麻生 定光 日本医科大学, 老人病研究所, 助教授 (70167914)
• キーワード: ミトコンドリア / ミトコンドリア病 / ミトコンドリア脳筋症 / アポトーシス / 遺伝子治療

研究概要

変異ミトコンドリアDNAを蓄積する細胞をアポトーシスによって排除するという実験計画の最終年度にあたって、以下の点を明確にして、適用可能性をさらに検討した。アポトーシスを誘導する蛋白として、Baxの解析を行った。N末端を欠く変異BaxはCaspase-3を活性化することなく正常Baxと同じようにアポトーシスを誘導することをみいだした。さらに、この変異Baxは他のBcl-2ファミリーメンバーとの相互作用に必要な領域を欠いているので、細胞の種類に関わらず利用できるアポトーシス誘導蛋白として有利である。
ミトコンドリアDNA欠損株としてミトコンドリアDNAを完全に欠く細胞の性質を詳細にしらべ、3種類の蛋白の合成が増加していることをみいだした。2つはDNA修復酵素で、1つは新規の蛋白質であった。新規蛋白質のcDNAを分離し、塩基配列を決定した結果、新規蛋白質にはロイシンジッパー構造がみいだされ、他の蛋白質と相互作用することが予想された。ミトコンドリアの異常により発現誘導されるこれらの蛋白質が異常ミトコンドリアをもつ細胞の生死の制御をしている可能性が考えられた。
ミトコンドリア脳筋症MELASはミトコンドリアtRNA遺伝子の変異によって発症する。ミトコンドリアtRNA遺伝子の変異によって何故MELSが生じるのかは不明であったので、MELAS患者細胞由来のmtDNAをもつサイブリド細胞からtRNAを大量に培養し、変異tRNAをカラムクロマトグラフィーと固相プローブ法によって変異tRNAを精製し、塩基配列を決定した。この結果より、変異mtDNAを排除することなしに、変異tRNAの塩基修飾を改善することによって、ミトコンドリア病の改善する可能性が開かれた。

研究成果

• [文献書誌] Okazaki M, Ohta S. et al.: "Overexpressed mitochondrial Hinge protein, a cytochrome c binding protein accelerates apoptosis by enhancing the release of cytochrome c from mitochondria." Biochem Biophys Res Commun. 243. 131-136. (1998)
• [文献書誌] Asoh S, Ohta S. et al.: "A trace amount of the human proapoptotic factor Bax induces bacterial death accompanied by damage of DNA." J Biol Chem. 273. 11384-11391. (1998)
• [文献書誌] Ishibashi Y, Ohta S. et al.: "Poreformation Domain of human pro-apoptotic Bax induces mammalian apoptosis as well as bacterial death without antogonizing anti-apoptotic facrors." Biochem Biophys Res Commun. 245. 609-616. (1998)
• [文献書誌] Yasukawa T., Ohta S. et al.: "Stability of mitochondrial tRNA molecules with pathogenic point mutations." Nucleic Acids Symposium Series. 39. 257-258. (1998)
• [文献書誌] Kamino K., Ohta S. et al.: "A family with late-onset Alzheimer's disease carrying Val91 Met mutation of apolipoprotein A-II gene suggests altered plasma lipid metabolism in Alzheimer's disease." In : Alzheimer's disease & related disorders, edited by K.Iqbal, D.F.Swaab, B.Winblad and H.M.Wisniewski. John Wiley & Sons.in press. (1999)
• [文献書誌] Ito S., Ohta S. et al.: "Functional integrity of mitochondrial genomes in human platelets and autopsied brain tissues from elderly patients with Alzheimer's disease." Proc.Natl.Acad.Sci.USA.in press. (1999)
• [文献書誌] 太田成男: "疾病とアポトーシス.「図説 分子病態学」(市ノ瀬白帝、鈴木宏治編集)" 中外医学社., 4 (1998)
• [文献書誌] 麻生定光、太田成男: "ミトコンドリア障害とアポトーシス.「アポトーシスと疾患-中枢神経疾患編」(水野美邦編集)" 医薬ジャーナル.(印刷中), (1998)