Nitronyl nitroxideによるNOの分子機能制御機構に関する研究

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15087207
• 研究機関: 熊本大学
• 研究代表者: 赤池 孝章 熊本大学, 大学院・医学薬学研究部, 助教授 (20231798)
• 研究分担者: 芥 照夫 熊本大学, 大学院・医学薬学研究部, 助手 (00346975)
• キーワード: Nitronyl nitroxide / NO / NOセンサー / NO消去剤 / NO分子機能制御 / PTIO / 細胞シグナル / 細胞保護作用

研究概要

NOは、1980年代後半より血管内皮細胞由来の血管弛緩因子の本態としてにわかに注目を浴びてきた無機ラジカルである。NOの生体機能の発見の歴史のなかで、我々は、1990年代前半よりいち早く、NOセンサーとしてのnitronyl nitroxide誘導体の有用性を見出し、報告してきた。例えば、nitronyl nitroxide誘導体、2-phenyl-4,4,5,5-tetramethyl-1-oxyl 3-oxide(PTIO)は、NOとのラジカル反応により、NOに酸素原子を付加し、そのものの常磁性を維持しながら、NO_2(二酸化窒素)を生成する。すなわち、PTIOのnitronyl nitroxideの安定な常磁性を利用して、細胞から産生されるNOを、電子スピン共鳴法(ESR)により検出・定量することが可能であること明らかにした。また、PTIOをNO消去・除去剤として、生体内でのNO過剰生成によるもたらされる病態の治療に応用することも試みてきた。
本年度は、nitronyl nitroxideによるNOシグナルの制御について検討した。我々は最近、NOにより細胞内で8-ニトログアノシンが生成し、これが細胞の新規シグナル分子として細胞保護機能を発揮することを見出した。そこで今回、PTIOによる8-ニトログアノシン生成促進作用について検討した。このため、まずHPLC-電気化学検出器(ECD)を用いて、8-ニトログアノシンの高感度検出システムを構築した。本法は、逆相HPLCにより反応系に生成した8-ニトログアノシンを分離し、引き続き、ECDにより8-ニトログアノシンのピークを、高感度で特異的に検出・定量するものである。NOによる8-ニトログアノシン生成反応については、水溶液中の生理的条件(リン酸緩衝液pH7.4)で、PTIO存在下NOとグアノシンを反応させ、8-ニトログアノシン生成をHPLC-ECDにより解析した。
その結果、NOそのものでは有意な8-ニトログアノシン生成は認められないが、PTIOによりその生成が増強することが分かった。一方、これまでの研究により、PTIOがNOの細胞毒性を軽減することが明らかにされており、これらの知見は、PTIOが8-ニトログアノシン生成を介して、NOの細胞シグナルを調節することを示唆している。
今後さらに、nitronyl nitroxide誘導体をNOセンサーあるいはNO機能制御剤として生物学・医学領域の研究に展開していく予定である。

研究成果

• [文献書誌] Akaike, T.et al.: "8-Nitroguanosine formation in viral pneumonia and its implication for pathogenesis."Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.. 100. 685-690 (2003)
• [文献書誌] Fang, J.et al.: "In vivo antitumor activity of pegylated zinc protoporphyrin : targeted inhibition of heme oxygenase in solid tumor."Cancer Res.. 63. 3567-3574 (2003)
• [文献書誌] Matoba, T.et al.: "Hydrogen peroxide is an endothelium-derived hyperpolarizing factor in porcine coronary microvessels."Arterioscler.Thromb.Vasc.Biol.. 23. 1224-1230 (2003)
• [文献書誌] Sawa, T.et al.: "Superoxide generation mediated by 8-nitroguanosine, a highly redox-active nucleic acid derivative."Biochem.Biophys.Res.Commun.. 311. 300-306 (2003)
• [文献書誌] Morikawa, K.et al.: "Pivotal role of Cu, Zn-SOD in endethelium-dependent hyperpolarizatlon."J.Clin.Invest.. 112. 1871-1879 (2003)
• [文献書誌] Tanaka, S.et al.: "Modulation of tumor-selective vascular blood flow and extravasation by stable prostaglandin I_2 analogue, beraprost sodium."J.Drug Target.. 11. 45-51 (2003)
• [文献書誌] Fang, J.et al.: "Enhanced chemotherapeutic effect against tumor cells by heme oxygenase inhibitor combined with anticancer agents."Int.J.Cancer. 109. 1-8 (2004)
• [文献書誌] Sugiura, H.et al.: "Quantitative assessment of protein-bound tyrosine nitration in airway secretions from patients with inflammatory airway diseases."Free Rad.Res.. 38. 49-57 (2004)
• [文献書誌] Okamoto, T.et al.: "Multiple contributing roles for NOS2 in LPS-induced acute airway inflammation in mice."Am.J.Physiol.Lung Cell.Mol.Physiol.. 286. L198-L209 (2004)
• [文献書誌] Fang, J.et al.: "Antiapoptotic role of heme oxygenase (HO) and the potential of HO as a target in anticancer treatment."Apoptosis. 9. 27-35 (2004)
• [文献書誌] Yoshitake, J.et al.: "Nitric oxide as an endogenous mutagen for Sendai virus without antiviral activity."J.Virol.. (in press). (2004)
• [文献書誌] Tamura, F.et al.: "Proapoptotic effect of proteolytic activation of matrix metalloproteinases by Streptococcus pyogenes thiol proteinase/Streptococcus pyrogenic exotoxin B."Infect.Immun.. (in press). (2004)