インドールアミン酸素添加酵素のノックアウトマウスの作製

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14570098
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 滝川 修 北海道大学, 大学院・医学研究科, 助教授 (70163342)
• 研究分担者: 刀祢 重信 川崎医科大学, 医学部, 助教授 (70211399) ; 三輪 聡一 北海道大学, 大学院・医学研究科, 教授 (40157706)
• キーワード: トリプトファン代謝 / キヌレニン化 / アルツハイマー病 / ノックアウトマウス / インターフェロンガンマ / 興奮性神経毒 / 翻訳後蛋白修飾 / 感染防御機構

研究概要

エイズやインフルエンザなどのウィルス感染、マラリアやトキソプラズマなど原虫感染など、種々の感染症において、キヌレニン経路の律速酵素であるインドールアミン酸素添加酵素(IDO)が、爆発的(10〜100倍)に誘導され、全身性あるいは局所性にトリプトファン(Trp)代謝が著しく亢進する。このIDO誘導は病原体に対する宿主応答で産生されるサイトカイン、主としてIFN-γを介し、IDO誘導による細胞内Trp枯渇-"Trp兵糧攻め"-がIFN-γの抗ウイルス活性や抗細胞内寄生虫活性の分子機構の一つになっている。このようにIDOは"Trp兵糧攻め"を通じて病原体の増殖抑制に関与していると予想される。しかし、中枢神経系おけるIDO誘導は、強力な神経毒である3ハイドロキシキヌレニンやキノリン酸の著明な脳内蓄積をもたらすことから、エイズ痴呆症、インフルエンザ脳症、マラリア脳炎など病態時には神経細胞障害をむしろ増悪している可能性が高い。最近、オーストラリアNSW大学との共同研究として、IDOの産生する神経毒がアルツハイマー病にも関与していることも解明した(研究発表を参照)。一方、IDOは胎盤、胸腺、副睾丸などに構成的に高いレベルで発現しているが、これらの臓器におけるIDOの生理的意義は不明である。本研究では、ID0ノックアウト(KO)マウスを作製し、ID0によるTrp代謝の病態・生理的意義を動物個体レベルで解明する。
本年度は、昨年度から開始した新規IDO遺伝子破壊ベクターの構築を継続し完了した。得られたKO用ベクターは、全長が約10kbで、0.5kbのジフテリア毒素遺伝子、3kbのIDO遺伝子エクソン1の上流配列(left arm)、1kbのネオマイシン耐性遺伝子、5kbのIDO遺伝子エクソン5から9をカバーする配列(right arm)、0.5kbのジフテリア毒素遺伝子をこの順序で含む。平成16年度3月現在ES細胞に遺伝子導入して、IDO遺伝子が破壊されたESクローンを選択中である。

研究成果

• [文献書誌] Guillemin, G.J.: "Aβ 1-42 induces production of quinolinic acid by human macrophage and microglia"Neuroreport. 14. 2311-2315 (2003)
• [文献書誌] von, Budnoff, D.: "Indoleamine 2,3-dioxygenase-expressing antigen-presenting cells and peripheral T-cell tolerance : another piece to the atopic puzzle?"The journal of Allergy and Clinical Immunology. 112. 854-860 (2003)
• [文献書誌] Littlejohn, T.K.: "Asp274 and his346 are essential for heme binding and catalytic function of human indoleamine 2,3-dioxygenase"The Journal of Biological Chemistry. 278. 29525-29531 (2003)
• [文献書誌] Mackler, A.M.: "Indoleamine 2,3-dioxygenase is regulated by INF-γ in the mouse placent a during Listeria monocytogenes infection"Journal of Immunology. 170. 823-830 (2003)
• [文献書誌] 滝川 修: "老人性核白内障の分子機構:グルタチオンの拡散障害と水晶体クリスタリンのキヌレニン化"RADIOISOTOPES. 52. 211-213 (2003)