循環器疾患におけるプロスタサイクリン合成酵素の役割の解明

1996 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 08670188
• 研究機関: 国立循環器病センター
• 研究代表者: 横山 知永子 国立循環器病センター研究所, 薬理部, 室長 (90200914)
• キーワード: プロスタサイクリン合成酵素 / プロスタサイクリン / PGI_2 / ヒト遺伝子 / cyclic strain / in situ ハイブリダイゼーション / ノックアウトマウス / 遺伝子治療

研究概要

主に血管壁で合成され、血小板凝集阻止能、血管弛緩作用をもつ強力な脂質性の生理活性物質であるプロスタサイクリン(PGI_2)の合成酵素ヒト遺伝子を単離、解析した。ルシフェラーゼ遺伝子をレポーターとして使用してプロモーター領域を明らかにし、cyclic strainはウシ大動脈血管内皮細胞において本酵素発現に対し弱いインデューサーとなることを示した。また、in situハイブリダイゼーションにより本酵素mRNAの発現分布を調べ、大動脈、気管支をはじめ、平滑筋細胞に強く発現していることを明らかにした。さらに、遺伝子解析により明らかにした本酵素蛋白質の一次構造をもとに点変異を起こさせ、酵素活性部位の解析を行った。一方、PGI_2合成酵素の役割をin vivoにおいてより検討するため、また本酵素が関与して発症する特異的な疾患モデル動物の作製を目的に、PGI_2合成酵素の活性部位をコードする領域を欠失させた遺伝子欠損マウスの作製を開始した。RNAブロットハイブリダイゼーションならびにPGI_2の安定代謝産物である6keto-PGF_1αの免疫測定法により、得られたホモ接合体は、本酵素の遺伝子は発現しておらず酵素蛋白質が欠損していることを確認した。現在、本酵素欠損マウスの表現系の解析を行っている。
また、PGI_2合成酵素遺伝子を用いた血管病変の遺伝子治療の可能性を探るために、本酵素遺伝子の過剰発現による病態進行の抑制効果の検討を行った。ヒトPGI_2合成酵素遺伝子をHVJ-リポソーム法でバルーンカテーテルを用いて血管内皮に損傷を与えたラットの総頚動脈血管壁に導入し、本酵素の過剰発現させたところ、有意に血管内膜肥厚の抑制効果が認められ、本合成酵素遺伝子の導入がPGI_2を局所的に長期間作用させる方法として有用であり、PTCA後の再狭窄や動脈硬化の予防のための遺伝子治療の可能性が示唆された。

研究成果

• [文献書誌] Yokoyama,C.: "Human gene encoding prostacyclin synthase (PTGIS) : Genomic organization,chromsomd localization and promoter activity" Genomics. 36. 296-304 (1996)
• [文献書誌] Hatae,T.: "Site-directid mutagenesis of human prostacyclin synthase : Alteration of Cys^<441> of the Cys-pocket,and Glu^<347> and Arg^<350> of EXXR motif" FEBS Lett.389. 268-272 (1996)
• [文献書誌] Tone,Y.: "The regional distribution and celllar localization of mRNA encoding rat prostacyclin synthase" Eur.J.Cell Biol.72. 268-277 (1997)
• [文献書誌] Segrola,R.J.: "Cyclic strain is a weak inducer of prostacyclin synthase expression in bovine aortio endothelial cells" J.Surg.Res.(in press). (1997)
• [文献書誌] 波多江利久: "プロスタサイクリン生合成-プロスタサイクリン合成酵素の蛋白構造と遺伝子発現" 動脈硬化. 24. 449-455 (1997)