低酸素適応における回虫ミトコンドリア特異的呼吸酵素群の生理機能

蛔虫线粒体特异性呼吸酶在缺氧适应中的生理功能

基本信息

批准号：
13470056
负责人：
北潔
金额：
$ 4.8万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2001
资助国家：
日本
起止时间：
2001 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

われわれは回虫をモデル系として寄生虫における低酸素適応機構の研究を進め、ミトコンドリアのNADH-フマル酸還元系が宿主体内の嫌気的環境で中心的な役割を果たしている事を明らかにした。その生理的意義は嫌気的グルコース分解系の最終ステップとして、無酸素下でも複合体Iの共役部位を駆動する事によりATPを合成できる点にある。そこで本研究ではNADH-フマル酸還元系の分子構築とその生理機能の特徴を明らかにする目的で、回虫成虫ミトコンドリアを用い、本年度は以下の3点についての成果を得た。(1)複合体I(NADH-ユビキノン還元酵素)について:回虫成虫ミトコンドリアを用い、複合体Iの詳細な酵素学的解析を行ない、キノン類や阻害剤に対する相互作用が宿主哺乳類と大きく異なる点を明らかにした。特にわれわれが見い出した線虫複合体Iの特異的阻害剤ナフレジンがロドキノンの結合部位を競合阻害する点を明らかにした。(2)複合体II(ロドキノール-フマル酸還元酵素 ; RQQFR)について:成虫ミトコンドリアからRQQFRを界面活性剤を用いて可溶化し、イオン交換クロマトグラフィーで大量に精製する方法を確立し、結晶化条件の検討に入った。現在、微小ではあるが結晶が得られる条件を見い出した。(3)ロドキノンおよびユビキノン生合成機構と生理的役割:自由生活性線虫Caenorhabditis elegansの長寿命変異株clk-1のキノン組成を分析した結果、clk-1ではユビキノンが全く合成されておらず、代わりに合成中間体であるデメトキシユビキノンが蓄積している事が明らかになった。しかし、ロドキノンの合成量に変化はないので、ユビキノンとロドキノンの合成経路の分岐はデメトキシユビキノンの上流である事が判明した。

我们以蛔虫为模型系统，研究了寄生虫的缺氧适应机制，发现线粒体NADH-富马酸还原系统在宿主体内的厌氧环境中发挥着核心作用。其生理意义在于，即使在缺氧的情况下，也能够通过驱动复合物 I 的结合位点来合成 ATP，作为厌氧葡萄糖分解系统的最后一步。因此，本研究利用成体蛔虫线粒体来阐明NADH-富马酸还原系统的分子结构及其生理功能特点，今年我们获得了以下三点结果。 (1)关于复合物I(NADH-泛醌还原酶)：利用成体蛔虫线粒体，我们对复合物I进行了详细的酶分析，发现其与醌和抑制剂的相互作用与宿主哺乳动物的相互作用显着不同。特别是，我们证明了线虫复合物 I 的特异性抑制剂 nafresin 可以竞争性抑制罗多醌的结合位点。 (2)关于复合体II(红景天醇-富马酸还原酶；RQQFR)：我们建立了使用表面活性剂从成体线粒体中溶解RQQFR并通过离子交换色谱法大量纯化的方法，并开始考虑结晶条件。我们现在已经找到了获得晶体的条件，尽管晶体是微小的。 (3)红醌和泛醌生物合成机制及生理作用：对自由生活线虫秀丽隐杆线虫长寿突变体clk-1的醌组成进行分析，发现clk-1中没有合成泛醌。相反，很明显，一种合成中间体去甲氧基泛醌正在积累。然而，由于罗多醌的合成量没有变化，因此发现泛醌和罗多醌的合成途径在去甲氧基泛醌的上游分叉。