2002 Fiscal Year Annual Research Report
動物の進化に伴うペルオキシソームの尿酸分解酵素群の脱落機構
| Project/Area Number |
14580651
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| Research Institution | Kyushu Dental College |
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Principal Investigator |
野口 知雄 九州歯科大学, 歯学部, 教授 (30073688)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
増田 渉 九州歯科大学, 歯学部, 助手 (80295865)
林 寿恵子 九州歯科大学, 歯学部, 講師 (30047807)
藤原 智子 九州歯科大学, 歯学部, 助教授 (20047806)
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| Keywords | 動物進化 / プリンの分解 / 尿酸の分解 / アラントイナーゼ / アラントイカーゼ / ウレイドグリコレートリアーゼ / ペルオキシソーム / カエルアラントイナーゼcDNA |
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| Research Abstract |
プリン塩基の分解過程において、尿酸までの経路は全動物種に共通して存在するが、尿酸以降の分解は種によって異なる。我々は、全動物種に共通のプリン塩基から尿酸までの分解は動物種に限らず、肝臓のシトゾールで進行するのに対し、魚類では、尿酸から尿素までの分解が肝臓のペルオキシソームで進行することから、動物進化の過程でペルオキシソームの酵素だけが選択的に脱落したことを報告した。さらに、魚類ではALNとALCが別個の酵素として存在するが両生類に進化すると両酵素が複合体(ALNC)を形成し、さらに進化すると脱落することを、蛋白化学的に、免疫化学的に示してきた。今回の研究はALNとALCの複合体(ALNC)の形成と脱落の機構を遺伝子レベルで解明することであり、以下の実績を得た。
1.両生類ALNC複合体の内、ALNサブユニットのcDNAを得、塩基配列を決定した。推定されるアミノ酸配列はカエル肝より精製したALNのアミノ酸配列と一致した。2.ALN, ALCが異種蛋白として存在する魚類の酵素は、生棲域によりその細胞内存在様式を異にしている。3.ラット肝に哺乳類には存在しないと思われていたUreidoglycollate lyaseが存在すること、Kmの濃度を高める事によって動物が高等なほど酵素活性を失っていく事を明らかにした。4.ペルオキシソームに存在するcatalaseは細胞内抗酸化作用の重要な役割を果たしている。食用ガエルのcata1aseのcDNAをクローニングし、ベルオキシソーム局在化を組織化学的に証明した。5.両生類の牛ガエルの肝臓にALNCとは異なるALN活性のみを示すfreeのALNが存在することを明らかにした。本酵素は酵素学的、免疫学的性質から魚類ALNと両生類ALNCの中間型であることが示唆された。6.海棲のイワシ、汽水域のボラ、淡水のフナの肝臓よりALN及びALCを精製し、一部のアミノ酸配列よりプライマーを設計し、mRNAのRT-PCR反応により合成したcDNAを用いてfull-lengthを決定した。7.食性の異なる草食、肉食群の各魚類の肝臓よりALN、ALCのmRNAを抽出してRT-PCR反応を行い、遺伝子解析を行った。生息環境及び食性の異なる各種魚瀬のALN、ALCの配列によりペルオキシソームへの移行シグナル及び局在化シグナルを解析し、複合体ALNCを構成する両生類の酵素のサブユニットALN及びALCと比較した。
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[Publications] Masuda, W.: "D-Aspartic acid in bovine dentine non-collagenous phosphoprotein"Archives of Oral Biology. 47. 757-762 (2002)
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[Publications] Masuda, W.: "A New Type of Allantoinase in Amphibian Liver"Biosci. Biotechnol. Biochem. 65(11). 2588-2560 (2001)
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[Publications] Masuda, W.: "ADP-ribosyl cyclase in rat salivary glands"Biochem, Biophys, Res. Commun.. 270. 469-472 (2000)
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[Publications] Hayashi, S.: "Evolution of Urate-degrading Enzyme in animal Peroxisome"Cell Bioehem. Biophys. Int Sympo/CREST research conference Peroxisome : Biogenesis, Function and Disease. 32. 123-129 (2000)
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[Publications] Sakuraba, H.: "Metabolism of glyoxylate, the end product of purine degradation, in liver peroxisomes of fresh water fish"Biochem, Biophys, Res. Commun.. 229. 603-606 (1996)
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[Publications] Fujiwara, S.: "Degradation of purines ; only ureidoglycollate lyase out of four allantoin degrading enzymes is present in mammals"Biochem. J.. 312. 315-318 (1995)
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[Publications] T.Noguchi: "Comparative Biochemistry of animal Peroxisomes"Research Signpost. 28 (1997)
