「ITPaseによるATPプールの品質維持機構」に普遍性はあるか

“ITPase 的 ATP 库质量维持机制”是否具有普适性？

基本信息

批准号：
19651097
负责人：
作見邦彦
金额：
$ 2.18万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2007
资助国家：
日本
起止时间：
2007 至 2008
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19651097/
关键词：
ITPase イノシン突然変異ヌクレオチド ATP ヌクレオチドプール化学修飾

项目摘要

ATPはさまざまな酵素反応のエネルギー源として必要なだけでなく, RNAをはじめとする生体分子の構成成分として,またタンパク質のコファクターとしても働く,生物にとって最も重要な分子のひとつである。ATPはアミノ基を有しており,脱アミノ化を受けるとITPになる。ITPの構造はATPと非常に似ているため, ATPが作用する場所でATPと拮抗して競争阻害的に働く可能性がある。またITPを構成する塩基であるヒポキサンチンはアデニンと異なりシトシンと対合できるため,転写の際にITPがRNAに取込まれると,誤った翻訳をまねき,異常蛋白質が生じる原因となる。ITPaseは,ITPをIMPとピロリン酸に分解する活性をもつヌクレオチド分解酵素である。我々はこのITPaseが,細胞内でATPから生じるITPを分解除去し, ATP poolの品質を維持する働きを担っているのではないかと考え,これを確かめる目的でITPaseをコードするItpa遺伝子を破壊したノックアウトマウスを作製した。このITPase欠損マウスは心臓のサルコメアに構造異常があり生後2週で死亡する。このことからマウスではITPase欠損により,ITPが蓄積し,ATPと競合して生体に悪影響を及ぼしている,という仮説を立てた。平成20年度はITPase欠損マウス系統から樹立した,Itpa(+/+),(+/-),(-/-)の3種類のItpa遺伝子型をもつ細胞株を解析,Itpa(-/-)細胞が染色体異常を示すことを示した。またヒトとマウスの遺伝子欠損体の表現型の違いを説明することができる第2のITPase活性を持つ酵素と遺伝子を同定した。マウスとヒトの両方の種において,ITPase活性は生物にとって重要な役割りを担っている可能性が高いことを示すことができた。

ATP 是生物体最重要的分子之一，不仅需要作为各种酶促反应的能量来源，而且还是包括 RNA 在内的生物分子的组成部分和蛋白质的辅助因子。 ATP有一个氨基，脱氨基后变成ITP。由于ITP的结构与ATP非常相似，因此它可能与ATP竞争，在ATP作用的位点上充当竞争性抑制剂。此外，与腺嘌呤不同，构成ITP的碱基次黄嘌呤可以与胞嘧啶配对，因此当ITP在转录过程中掺入RNA时，会导致错误翻译并产生异常蛋白质。 ITPase是一种核酸分解酶，具有将ITP分解成IMP和焦磷酸盐的活性。我们假设这种 ITPase 可能在降解和去除细胞内 ATP 产生的 ITP 以及维持 ATP 库的质量方面发挥作用，为了证实这一点，我们破坏了编码 ITPase 的 Itpa 基因，并创建了敲除小鼠。这些 ITPase 缺陷小鼠的心脏肌节结构异常，并在 2 周龄时死亡。基于此，我们推测小鼠体内ITPase缺乏会导致ITP积累，与ATP竞争，并对身体产生不利影响。 2008年，我们分析了具有三种Itpa基因型的细胞系：Itpa(+/+)、(+/-)和(-/-)，它们是从ITPase缺陷小鼠系和Itpa(-/-)建立的。这些细胞显示出染色体异常。我们还鉴定了具有第二种 ITPase 活性的酶和基因，可以解释人类和小鼠之间基因缺陷突变体表型的差异。我们可以证明，在小鼠和人类物种中，ITPase 活性可能在生物体中发挥重要作用。