パーキンソン病惹起物質MPP+のミトコンドリアDNA複製阻害機構

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11670144
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 康 東天 九州大学, 大学院・医学研究院, 助教授 (80214716)
• キーワード: ミトコンドリアDNA / MPP+ / パーキンソン病 / DNA複製 / DNA酸化障害

研究概要

MPP+によるミトコンドリアDNA複製阻害とD-loopの解離作用
1-methyl-4-phenylpyridinium ion(MPP+)は選択的に黒質細胞に蓄積し人工的にパーキンソン病様の症状を起こすことが知られている。その作用機序としてミトコンドリア電子伝達系の複合体Iを阻害し、ATP産生を障害することによると考えられている。新たなMPP+の作用として、MPP+が核DNAの合成は阻害せず、選択的にミトコンドリアDNA複製を阻害することを見い出した。このミトコンドリアDNA複製阻害がミトコンドリアDNAの減少をひき起こし、ミトコンドリア機能異常をひき起こす原因の一つではないかと考えている。MPP+はミトコンドリアDNA複製ポリメラーゼであるDNAポリメラーゼgのDNA伸長反応を阻害しなかったが、細胞レベルですみやかに、新生H鎖の喪失をひき起こし、複製開始の初期の反応に作用していると思われた。このMPP+の新生H鎖の喪失作用は単離ミトコンドリアにおいて添加後わずか1分から観察されることから、新生H鎖の合成の阻害ではなくすでに存在するD-loopに直接作用することが示唆される。実際、分離したミトコンドリアDNAに作用させてもD-loop構造の解消が観察されることから、MPP+の細胞レベルでの複製阻害は複製中間体であるD-loopを直接不安定化という全く新しい機構によるものであることが明らかになった。現在、この複製中間体の不安定化作用がD-loop構造中に存在するHolliday構造様の分岐構造のコンフォメーションの変化による分岐点移動の促進によるとの結果を得ており、さらに解析を続けている。

研究成果

• [文献書誌] Ohsato,T. et al: "R-loop in the replication origin of human mitochondrial DNA is resolved by RecG, a Holliday junction-specific helicase"Biochem.Biophys.Res.Commun.. 255. 1-5 (1999)
• [文献書誌] Ide,T et al.: "Mitochondrial electron transport complex I is the potential source of oxygen free radicals in the failing myocardium"Circ Res.. 85. 357-363 (1999)
• [文献書誌] Nishioka,K. et al.: "Expression and differential intracellular localization of two major forms of human 8-oxoguanine DNA glycosylase encoded by alternatively spliced OGG1 mRNAs"Mol.Biol.Cell.. 10. 1637-1652 (1999)
• [文献書誌] Miyako,K. et al.: "1-Methyl-4-phenylpyridinium Ion (MPP+) Selectively Inhibits the Replication of Mitochondrial DNA"Eur.J.Biochem.. 259. 412-418 (1999)
• [文献書誌] Kai,Y. et al.: "Mitochondrial DNA replication in human T lymphocytes is regulated primarily at the H-strand termination site"Biochim.Biophys.Acta. 1446. 126-134 (1999)
• [文献書誌] Shimura-Miura,H. et al.: "Increased 8-oxo-dGTPase in the mitochondria of substantia nigral neurons in Parkinson's disease"Ann.Neurol.. 46. 492-498 (1999)
• [文献書誌] Ohno,T. et al.: "Binding of human mitochondrial transcription factor A, an HMG box protein, to a four-way DNA junction"Biochem.Biophys.Res.Commun.. 271. 492-498 (2000)
• [文献書誌] Miyako,K. et al.: "Accumulation of adenine DNA glycosylase-sensitive sites in human mitochondrial DNA"J.Biol.Chem.. 275. 12326-12300 (2000)
• [文献書誌] Umeda,S. et al.: "The D-loop structure of human mitochondrial DNA is destabilized directly by 1-methyl-4-phenylpyridinium ion (MPP+), a parkinsonism-causing toxin"Eur.J.Biochem.. 267. 200-206 (2000)
• [文献書誌] Soltys,B.J. et al.: "Localization of P32 protein (gClq-R) in mitochondria and at specific extramitochondrial locations in normal tissues"Histochem.Cell.Biol.. 114. 245-255 (2000)
• [文献書誌] Ide,T. et al: "Mitochondrial DNA damage and dysfunction associated with oxidative stress in failing hearts following myocardial infarction"Circ.Res.. (in press). (2001)
• [文献書誌] 康東天: "ミトコンドリアゲノムの維持と疾患"福岡医学雑誌. 44. 284-290 (2000)
• [文献書誌] Kang D.: "Experimental Protocols for Reactive Oxygen and Nitrogen Species"Oxford University Press. 10 (2000)