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

• 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
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-12770076/
• 关键词: テトラヒドロビオプテリン; ジーンターゲッティング; 6-ピルボイルテトラヒドロプテリン合成酵素; チロシン水酸化酵素; 異型フェニルケトン尿症; パーキンソン病; ドーパ反応性ジストニア; 一酸化窒素合成酵素

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。

The enzyme BH4 is an important molecule in the production of PAH, TH, TPH and NOS. In this study, we developed a new method for the synthesis of BH4, which is a 6-stage catalyst for the second stage of BH4 biosynthesis. The number of births (22.2%, n =424) and deaths (48) occurred in all cases. The number of conjugations decreased by 6.3% compared with wild type, and the number of conjugations increased by 17.6 times compared with wild type. The content of DDP (DA), DDP (5HT) and DDP (5HT) decreased by 14.6%, 6.3%, and 7.8% compared with wild type, respectively. The content of DDP (DA) and DDP (5HT) was about 2 times higher than that of wild type. TH activity and NOS activity of newborn pups were 7% and 72% lower than those of wild type respectively (n=4). TH mRNA levels are lower than those in the control group, and TH mRNA levels are lower than those in the control group. Histochemical results show that the line of the junction and the sympathetic nerve terminal are reduced. BH4 is the first time I've ever been to a hospital. 50% of TH activity recovered after intraperitoneal administration of BH4 (n=3) In this study, the quality of THP in the terminal part of the brain is highly dependent on the amount of BH4 in the cell.

项目成果

一瀬(鷲見)千穂 他: "テトラヒドロビオプテリン研究の将来"日薬理誌. 118. 371-377 (2001)

Chiho Ichinose 等：“四氢生物蝶呤研究的未来”日本药理学杂志 118. 371-377 (2001)。

Sumi Ichinose C., et al.: "Catecholamines and serotonin are differently regulated by tetrahydrobiopterin : a study from 6-pyruvoyltetrahydropterin synthase knockout mice"J.Biol.Chem.. 276. 41150-41160 (2001)

Sumi Ichinose C.等人：“四氢生物蝶呤对儿茶酚胺和血清素的调节不同：来自 6-丙酮酰四氢蝶呤合酶敲除小鼠的研究”J.Biol.Chem.. 276. 41150-41160 (2001)

黒田理佐 他: "テトラヒドロビオプテリン欠損マウスにおけるカテコールアミンおよびセロトニンの生合成障害"藤田医学会誌. 25(印刷中).

Risa Kuroda 等人：“四氢生物蝶呤缺陷小鼠的儿茶酚胺和血清素生物合成缺陷”Fujita Medical Society Journal 25（出版中）。