テトラヒドロビオプテリン生合成系の異常と神経疾患

四氢生物蝶呤生物合成系统异常与神经系统疾病

基本信息

批准号：
12770076
负责人：
一瀬千穂
金额：
$ 1.41万
依托单位：
Fujita Health University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
2000
资助国家：
日本
起止时间：
2000 至 2001
项目状态：
已结题

项目摘要

テトラヒドロビオプテリン(BH4)はフェニルアラニン水酸化酵素(PAH)、チロシン水酸化酵素(TH)、トリプトファン水酸化酵素(TPH)および一酸化窒素合成酵素(NOS)のコファクターとして働く重要な分子である。本研究では、ジーンターゲッティングの方法によりBH4生合成の第2段階を触媒する6-ピルボイルテトラヒドロプテリン合成酵素(PTPS)の遺伝子ノックアウトマウスを作成した。ホモ接合体はメンデル則に従って出生したが(22.2%,n=424)、全例48時間以内に死亡した。ホモ接合体マウスの脳ではビオプテリンが野生型の6.3%に減少し、前駆物質に由来するネオプテリンが17.6倍に蓄積していた。ドパミン(DA),ノルエピネフリン、セロトニン(5HT)がそれぞれ野生型の14.6%,6.3%,7.8%に減少し、脳内のフェニルアラニン含量は約2倍であった。新生仔脳ホモジネートのTH活性は野生型の7%、NOS活性は72%に低下していた(n=4)。THのmRNA量には著明な差はなかったが、脳ホモジネートのウエスタンブロッティングではTHのタンパク質量が選択的に減少していることが確認された。組織化学の結果から、ホモ接合体の線条体や交感神経終末でTHタンパク質が著明に減少していることがわかった。このマウスにBH4を腹腔内投与したところ、投与後1時間でもDAに比べて5HTが大きく上昇した。またホモ接合体マウスにBH4を腹腔内投与して1週間生存させたところ、TH活性はコントロールの50%にまで回復した(n=3)。この研究から、神経終末部のTHタンパク質量は細胞内のBH4量に高度に依存しており、BH4によって、カテコールアミン系、セロトニン系、NOの系がそれぞれ異なる調節をうけることが明らかになった。

四氢无生蛋白（BH4）是一个重要的分子，它充当苯丙氨酸羟化酶（PAH），酪氨酸羟化酶（TH），色氨酸羟化酶（TPH）和硝酸氧化物合成酶（NOS）的辅因子（TH）。在这项研究中，用于催化BH4生物合成的第二阶段的6-吡喃四氢蛋白酶合酶（PTPS）的基因基因敲除小鼠是通过基因靶向方法创建的。纯合成员是根据孟德尔法律（22.2％，n = 424）出生的，但所有病例都在48小时内死亡。在纯合小鼠的大脑中，生物蛋白降低至野生型的6.3％，前体衍生的新翅目积累17.6倍。多巴胺（DA），去甲肾上腺素和5-羟色胺（5HT）分别降低至野生型的14.6％，6.3％和7.8％，大脑中的苯丙氨酸含量约为高的两倍。新生儿脑匀浆的TH活性降低至野生型的7％，NOS活性降至72％（n = 4）。尽管TH mRNA的量没有显着差异，但脑匀浆的蛋白质印迹证实了TH蛋白的量有选择性降低。组织化学的结果表明，纯合纹状体和交感末端中，TH蛋白显着降低。当对小鼠腹膜内腹膜内施用BH4时，即使在给药后1小时后，与DA相比，5HT显着增加。此外，用BH4腹膜内施用纯合小鼠，并存活1周，将活性恢复到对照的50％（n = 3）。这项研究表明，神经末端的Th蛋白量高度取决于细胞中BH4的量，并且BH4会导致儿茶酚胺，5-羟色胺和无系统的不同调节。