フリーラジカルによるマトリックス・メタロプロテアーゼの活性化

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11144234
• 研究機関: 熊本大学
• 研究代表者: 赤池 孝章 熊本大学, 医学部, 助教授 (20231798)
• 研究分担者: 前田 浩 熊本大学, 医学部, 教授 (90004613)
• キーワード: マトリックスメタロプロテアーゼ / 一酸化窒素 / パーオキシナイトライト / 組織破壊 / 組織修復 / グルタチオン

研究概要

昨年までの研究により、一酸化窒素(NO)と活性酸素(スーパーオキサイド、O^-_2)の反応生成物であるパーオキシナイトライト(ONOO^-)が、炎症の場において重要な生理活性を有するmatrix metalloproteinase前駆体(proMMP)を活性化し、さらにこの現象が、還元型グルタチオン(GSH)により調節されることを見出した。そこで本年度は、その活性化メカニズムの解析を行った。[^<35>S]GSHを種々の濃度のONOO^-と一定時間反応した後、精製した3種類のヒトproMMP(proMMP-8,-9,-1)と反応させ、その結合をfluorographyにより解析した。その結果、[^<35>S]GSHをproMMPとincubationするだけで両者は結合したが、活性化は見られなかった。これはdithithreitol(DTT)にて容易にはずれることから、単なるSS結合と思われた。一方、ONOO^-が存在する場合、proMMPの活性化がみられ、さらにその結合はDTTにては解離しないことから、SS結合以外の何らかの非可逆的な共有結合がおこっていることが示された。さらに、HPLCおよびtime-of-flight mass spectrometerにより本反応のproduct analysisを行ったところ、比較的安定な反応産物としてニトログルタチオン(GS-NO_2)が同定され、さらに、別途に化学合成したauthenticなGS-NO_2はproMMPを強く活性化した。このことは、ONOO^-とGSHの反応により生じるGS-NO_2が、proMMPのautoinhibitory domain内のPRCGVPD配列中のシステイン残基を攻撃し、通常のジスルフィドとは異なる結合(-S(=O)-S-など)を形成することにより不可逆的で強力なMMPの活性化をもたらすことを示唆している。以上の知見より、グルタチオンのユニークなMMP活性化機構が明らかとなった。

研究成果

• [文献書誌] S. Fujii, et al.: "Role of nitric oxide in pathogenesis of herpes simplex virus encephalitis in rats"Virology. 256. 203-212 (1999)
• [文献書誌] H. Sugiura, et al.: "Role of peroxynitrite in airwary microvascular hyperprmeability during late allergic phase in guinea pigs"Am. J. Respir. Crit. Care Med.. 160. 663-671 (1999)
• [文献書誌] K. Doi, et al.: "Induction of haem oxygenase-1 by nitric oxide and ischaemia in experimental solid tumours and implications for tumour growth"Br. J. Cancer. 80. 1945-1954 (1999)
• [文献書誌] K. Inoue, et al.: "Nitrosothiol formation catalyzed by ceruloplasmin: Implication for cytoprotective mechanism in vivo"J. Biol. Chem.. 274. 27069-27075 (1999)
• [文献書誌] H. Maeda, et al.: "Kallikrein-kinin in infection and cancer"Immunopharmacology. 43. 115-128 (1999)
• [文献書誌] 岡本竜哉,他: "マトリックスメタロプロテアーゼ(MMP)の活性化機構"生化学. 71. 1387-1401 (1999)
• [文献書誌] Y. Miyamoto, et al.: "Novel functions of human α_1-protease inhibitor after S-nitrosylation: Inhibition of cysteine protease and antibacterial activity"Biochem. Biophys. Res. Commun.. 267. 918-923 (2000)
• [文献書誌] T. Sawa, et al.: "Tumor-targeting chemotherapy by a xanthine oxidase-polymer conjugate that generates oxygen-free radicals in tumor tissue"Cancer Res.. 60. 667-671 (2000)
• [文献書誌] Y. Miyamoto, et al.: "S-Nitrosylated human α_1-protease inhibitor"Biochem. Biophys. Acta. (in press). (2000)
• [文献書誌] T. Akaike, et al.: "Viral mutation accelerated by nitric oxide production during infection in vivo"FASEB J.. (in press). (2000)
• [文献書誌] T. Akaike, et al.: "Nitric Oxide and Infection (ed. F. C. Fang)"Plenum Publishing Co., New York. 19 (1999)
• [文献書誌] T. Akaike: "Guanidino Compounds (eds. M. Mori, M. Ishida and J. F. Clark)"Blackwell Science Asia, Tokyo. 5 (1999)
• [文献書誌] T. Akaike and H. Maeda: "Nitric Oxide (ed. L. J. Ignarro)"Academic Press, San Diego(in press). (2000)