変異citrinタンパク質は肝細胞を細胞死させるか

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14570110
• Research Institution: Kagoshima University
• Principal Investigator: 飯島 幹雄 鹿児島大学, 医学部, 助手 (00305111)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 小林 圭子 鹿児島大学, 医学部, 助教授 (70108869) ; 佐伯 武頼 鹿児島大学, 医学部, 教授 (10056070)
• Keywords: Citrin / SLC25A13 / Aspartate glutamate carrier / 成人発症II型シトルリン血症

Research Abstract

我々は、成人発症II型シトルリン血症(CTLN2)責任遺伝子(SLC25A13)転写産物citrinが、ミトコンドリア内膜に局在するアスパラギン酸グルタミン酸キャリアー(AGC)であることを明らかにしたが、CTLN2発症機構については不明な点が残されている。CTLN2症例で同定したSLC25A13変異を基に作製した変異citrinタンパク質をヒト肝細胞株に導入したところ、ミトコンドリアの断片化が認められた。本研究の目的は、変異citrinタンパク質によるミトコンドリアの断片化が細胞死を誘導するか否かを明らかにし、正常citrinタンパク質の生理的機能を明確にすることである。本年度の研究成果を列挙する。
1.既に同定している9種の変異citrinタンパク質は、その構造から大きく3つに分類できる。1)6回のミトコンドリア膜貫通(TM)モチーフ(C-half)を完全に欠失するもの([I] and [IV])。2)C-halfのTM内に異常のあるもの([II],[III] and [V])。3)C-halfは保存されているがC-末膜外部に異常のあるもの([VI],[VII],[VIII] and [IX])。GFP-正常citrinはミトコンドリアのみに局在を認めた。1)([I])に関しては、ミトコンドリアに局在しないことが確認でき、AGC活性はないと考えられる。2)と3)([II],[III],[V],[VI],[VIII] and [IX])では、ミトコンドリアと細胞質の両方に分布が見られたことから、変異citrinのミトコンドリアへの移行が障害されている可能性がある。
2.組換え変異citrinタンパク質を作製し、リポソームに組み込みAGC活性を測定した。膜貫通構造が破壊されている2)([II],[III] and [V])に関しては、AGC活性がなかった。3)では、正常citrinの60%程度の活性を示す[VII]とAGC活性のない[VIII]・[IX]とに分けられた。これらの結果から、C-末膜外部の長さ(4アミノ酸)が活性に必要であり、特に601番目のGlu(E)が必須であることが示唆された。
3.[I]から[VII]については、CTLN2患者肝臓で変異citrinタンパク質を検出できなかったことより、特に、活性を有する[VII]では病態発症に変異タンパク質[VII]の安定性の低下が関与すると推察される。この点については、さらに検討している。

Research Products

• [Publications] Naito E, Ito M, et al.: "Type II citrullinaemia (citrin deficiency) in a neonate with hypergalactosaemia detected by mass screening"J Inherit Metab Dis. 25. 71-76 (2002)
• [Publications] Begum L, Jalil MA, et al.: "Expression of three mitochondrial solute carriers, citrin, aralar1 and ornithine transporter, in relation to urea cycle in mice"Biochim Biophys Acta. 1574. 283-292 (2002)
• [Publications] Saheki T, Kobayashi K.: "<Minireview> Mitochondrial aspartate glutamate carrier (citrin) deficiency as the cause of adult-onset type II citrullinemia (CTLN2) and idiopathic neonatal hepatitis (NICCD)"J Hum Genet. 47. 333-341 (2002)
• [Publications] Takashima Y, Koide M, et al.: "Recovery from marked altered consciousness in a patient with adult-onset type II citrullinemia diagnosed by DNA analysis and treated with a living related partial liver transplantation"Intern Med. 41. 555-560 (2002)
• [Publications] Ben-Shalom E, Kobayashi K, et al.: "Infantile citrullinemia caused by citrin deficiency with increased dibasic amino acids"Mol Genet Metab. 77. 202-208 (2002)
• [Publications] Tamamori A, Okano Y, et al.: "Neonatal intrahepatic cholestasis caused by citrin deficiency : severe hepatic dysfunction in an infant requiring liver transplantation"Eur J Pediatr. 161. 609-613 (2002)
• [Publications] Saheki T, Kobayashi K, et al.: "Pathogenesis and pathophysiology of citrin (a mitochondrial aspartate glutamate carrier) deficiency"Metab Brain Dis. 17. 335-346 (2002)
• [Publications] Ruitenbeek W, Kobayashi K, et al.: "Moderate citrullinemia without hyperammonemia in a child with mutated and deficient argininosuccinate synthetase"Ann Clin Biochem. 40. 102-107 (2003)
• [Publications] Imamura Y, Kobayashi K, et al.: "Effectiveness of carbohydrate-restricted diet and arginine granules therapy for adult-onset type II citrullinemia : a case report of siblings showing homozygous SLC25A13 mutation with and without the disease"Hepatol Res. (in press). (2003)
• [Publications] Ohura T, Kobayashi K, et al.: "A novel inborn error of metabolism detected elevated methionine and/or galactose in newborn screening : neonatal intrahepatic cholestasis caused by citrin deficiency"Eur J Pediatr. (in press). (2003)
• [Publications] Gao HZ, Kobayashi K, et al.: "Identification of 16 novel mutations in the arpininosuccinate synthetase gene and genotype-phenotype correlation in 38 classical citrullinemia patients"Hum Mutat. (in press). (2003)
• [Publications] 小林圭子, 佐伯武頼: "成人発症II型シトルリン血症責任遺伝子の発見、遺伝子産物Citrinの機能解明、ならびにその欠損症の多彩な病態"臨床細胞分子遺伝(Cytomolecular Genetics). 7. 10-15 (2002)
• [Publications] 佐伯武頼, 小林圭子: "成人発症II型シトルリン血症(CTLN2)の責任遺伝子発見および病因からみた病態解析・治療法の開発"肝臓病学の進歩. 28. 1-9 (2002)
• [Publications] 星 奈美子, 迎 慎二ほか: "経口アルギニン製剤にて高アンモニア血症と脳症の改善が認められた成人発症II型シトルリン血症の1例"肝臓. 43. 492-497 (2002)
• [Publications] 佐伯武頼, 小林圭子: "成人発症II型シトルリン血症モデルマウス"医学のあゆみ. 204. 415-418 (2003)
• [Publications] Kobayashi K, Saheki T.: "Membrane Transporter Diseases (Molecular Basis of Inherited Transport Defects)"Kluwer Academic/Plenum Publishers, New York(in press). (2003)
• [Publications] 小林圭子, 佐伯武頼: "タンパク質化学「イソメラーゼ・リガーゼ」"廣川書店(in press). (2003)