人体を目標とするH^+ATPaseの遺伝子構造と機能の解析

1987 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 60440032
• 研究機関: 自治医科大学
• 研究代表者: 香川 靖雄 自治医科大学, 医学部, 教授 (30048962)
• 研究分担者: 浜本 敏郎 自治医科大学, 医学部, 講師 (30189625) ; 平田 肇 自治医科大学, 医学部, 講師 (40049052) ; 曽根 〓史 自治医科大学, 医学部, 助教授 (20049034) ; 太田 成男 自治医科大学, 医学部, 講師 (00125832)
• キーワード: H^+-ATPアーゼ / ATP合成酵素 / 遺伝子操作 / 人工二重膜 / 大量発現部位特異的変異 / 遺伝子の構造

研究概要

1.ヒトならびに好熱菌ATP合成酵素の遺伝子を用いて,以下の点を明らかにした.
(1)ヒトATP合成酵素βサブユニットのゲノム遺伝子の構造を解析しAlu反復配列に富むことを明らかにした.
(2)調節部位の構造を詳細に解析し,複数の調節部位があることを明らかにし,その生理的意義を検討した.
(3)細胞周期における遺伝子発現を同調培養細胞を用いて解析し,ATP合成酵素に遺伝子は細胞周期に依存して発現していることを明らかにした.
(4)白血病細胞HL60は,レチノール酸によって分化誘導されるが,ATP合成酵素は分化の過程でその発現が著しく低くなることが明らかにされた.
(5)好熱菌のATP合成酵素の遺伝子は,大腸菌とはほぼ同じ基本構造を持つが,各々のサブユニットの分子量等などの違いがみられた. また,機能が明らかにされていないIサブユニットも好熱菌遺伝子に含まれることが明らかにされた.
2.ATP合成酵素の機能を明らかにする目的で次のことを行なった.
(1)好熱菌H^+-ATPase,α,βサブユニット遺伝子を部位特異的によってアミノ酸を変え,そのアミノ酸の役割をさらに詳細に検討した. これによって,αサブユニットの役割も明らかにされた.
(2)好熱菌ATPaseを人工二重膜に組み込み,直接H^+の流れを測定し,H^+の流れとATP結合の親和性の関連を明らかにした.
3.以上のように,遺伝子の構造と分子機構をヒト,好熱菌の両面から詳細に検討する計画は成功していると言える. さらに細部生物学的側面と物理化学的側面から検討を加え,生理的機能を解明するつもりである.

研究成果

• [文献書誌] Ohta, S., Goto, K., Arai, H. and Kagawa, Y.: FEBS Lett.226. 171-175 (1987)
• [文献書誌] Karube, I., Tamiya, E., Murakami, T., Gotou, M. and Kagawa, Y.: Ann. New York Acad. Sci.501. 256-264 (1987)
• [文献書誌] Ohtsubo, M., Yoshida, M., Ohta, S., Kagawa, Y., Yohda, M. and Date, T.: Biochem. Biophys. Res. Commun.146. 705-710 (1987)
• [文献書誌] Ohta, S., Yohda, M., Ishizuka, M., Hirata, H., Hamamoto, T., Otawara-Hamamoto, Y., Matuda, K. and Kagawa, Y.: Biochim. Biophys. Acta. (1988)
• [文献書誌] Kagawa, Y., Ohta, S., Hirata, H., Hamamoto, T., and Karube, I.: J. Membrane Sci.(1988)
• [文献書誌] Ozawa, T. and Papa, S. eds. Y. Kagawa, S. Ohta, H. Hirara, T. Hamamoto, C. Ide and T. Takaoka: "ATP synthase: Energetics, genetics and Cell biology. In Bioenergetics" Springer-Verlag, Berlin, 325 (1987)
• [文献書誌] Yagi, Y. and Pullman, B. eds. Y. Kagawa, H. Hirata, S. Ohta, M. Ishizuka and I. Karube.: "ATP synthase: Human and thermophilic F_1 In Ion Transport through Membranes." Academic Press, New York, 346 (1987)