ペルオキシソームの酵素の進化-動物進化に伴う尿酸分解酵素

1997 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 08680700
• 研究機関: 九州歯科大学
• 研究代表者: 野口 知雄 九州歯科大学, 歯学部, 教授 (30073688)
• 研究分担者: 林 寿恵子 九州歯科大学, 歯学部, 講師 (30047807) ; 藤原 智子 九州歯科大学, 歯学部, 助教授 (20047806)
• キーワード: 動物進化 / プリンの分解 / 尿酸の分解 / アライントイナーゼ / アラントイカ-ゼ / アラントイカ-ゼ / カエルgt11cDNA / アラニングリオキシル酸トランスアミナーゼ

研究概要

プリン分解の最終産物は動物種により異なり、ヒト上科、新世界のサルでは尿酸、その他の霊長類や哺乳類ではアラントイン、魚類、両生類では尿素、さらに下等になるとアンモニアである。
このように動物プリン分解は高等なほど不完全であり、進化の過程で尿酸以降の分解酵素群が脱落している。Allantoinase(ALN)とAllantoicase(ALC)は魚類では別個の酵素であるが、両生類になると両酵素は複合体を形成する様になり、さらに進化すると脱落する事を報告した。ALN-ALC複合体(ALNC)形成と脱落の機構を明らかにするための研究を行い、以下の実績を得た。
1.両生類ALNC複合体の内、ALNサブユニットの遺伝子解析を行った。抗カエルALN抗体を用いて、カエル肝臓gt11cDNAライブラリーをスクリーニングして単一クローンを得た。塩基配列を決定し、推定されるアミノ酸配列はカエル肝より精製したALNのアミノ酸配列と一致した。
2.ALN,ALCが異種蛋白として存在する魚類の酵素は、生棲域上によりその細胞内存在様式を異にしている。
3.淡水産、或いは、汽水域に生棲する魚類ではペルオキシソームのミトコンドリアの両オルガネラにAGT(アラニン:グリオキシル酸トランスアミナーゼが存在すること、海棲魚には活性が検出されなかった。これらの分布は食性とは関係なく塩分濃度のような環境要因が関与している。また、魚類ではプリン分解の最終産物は尿素とグリオキシル酸であるが、このグリオキシル酸はAGTによりグリシンに変換されプリン炭素に再利用されることを示唆した。
4.我々はラット肝に哺乳類には存在しないと思われていたUreidoglycollate lyaseが存在すること、Kmの濃度を高める事によって,動物が高等なほど尿素活性を失っていく事を明らかにした。
5.ペルオキシソームに存在するcatalaseは多数の酸化酵素によって産生される過酸化水素を消去する。細胞内抗酸化作用の重要な役割を果たしている。食用ガエルのcatalaseのcDNAをクローニングし組織分布を調べ、ペルオキシソーム局在化を組織化学的に証明した。
6.抗イワシALN抗体を用いて、ゼブラフィッシュ入gt11cDNAライブラリーをスクリーニングし、クローンを得た。PCR反応後、蛍光DNAシーケンサーで塩基配列を決定した。現在淡水産、汽水域、降海型、陸封型、広塩型、海棲魚類などのALNの塩基配列の相同性検索をし、生棲環境の要因による細胞内分布の相異を検索中である。

研究成果

• [文献書誌] Haruhiko Sakuraba: "Metabolism of Glyoxylate,the End Product of Purine Degradation in Liver peroxisomes of Fresh Water Fish." Biochem.Biophys.Res.Commun.229. 603-606 (1996)
• [文献書誌] Satoko Fujiwara: "Degradation of purines;only urcidoglycollate lyase out of four allantoin-degrading cnzymes is present in mammals." Biochem.J.312. 315-318 (1995)
• [文献書誌] Sueko Hayashi: "Amphibian Allantoinase;Mosecular Cloning,Tissue Distribution and Functional Expression." J.Biol.Chem.269. 12269-12276 (1994)
• [文献書誌] Nobuteru Usuda: "Uric acid degrading enzymes,urate oxidase and allantoinase,are associated with different sub-cellular organellas in frog liver and kidney." J.Cell Sci. 107. 1073-1081 (1994)
• [文献書誌] 野口知雄: "尿酸分解酵素群の動物進化に伴う変化-細胞内存在様式と分る機構に大きな差違-" 化学と生物. 32. 420-422 (1994)
• [文献書誌] TOMOO NOGUCHI: "COMPARATIVE BIOCHEBISTRY OF ANIMAL PEROXISOMES" RESEARCH SIGNPOST, 28 (1997)
• [文献書誌] J.K.REDDY: "PEROXISOMES:Biology and Role in Toxicology and Disease" THE NEW YORK ACADEMY OF SCIENCE, 801 (1996)