安定同位体トレーサー法によるヒスチジンの体内動態とヒスチジン血症の診断法開発研究

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Histidine ammonia-Iyase(ヒスチダーゼ)はL-ヒスチジン(His)からウロカニン酸(UA)への非酸化的脱アミノ化反応を触媒する。ヒスチジン血症は本酵素の欠損によりこの過程が障害されている先天性代謝異常症である。安定同位体トレーサー法によるヒスチジン血症の診断法確立過程でこの代謝過程に関する体内動態(invivo)の解明上必要となる投与用の候補として2種類の安定同位元素(SI)標識His([β、β、5-^2H_3、3-^<15>N]Hisと[β、β-^2H_2、1、3-^<15>N_2]His)を合成した(昭和61年度)。本研究では服用実験に先立ち、ヒスチダーゼ(Pseudomonas fluorescens)を用いて、アミノ基の脱離反応機構の解明を行うと共に、SI標識Hisの代謝過程における標識元素の安定性を考察し、標識および非標識Hisの生物学的同等性の評価を行った。イミダゾール環の5位を重水素標識した[β、β、5-^2H_3、3-^<15>N]Hisを基質としてヒスチダーゼ酵素反応を行った。代謝物UAについて^1H-NMRおよびGC-MS法で構造解析した結果、UAの5位重水素が40〜50%程度の割合で代謝過程において脱落したことから、Hisのアミノ基の脱離反応はβ位〜5位に非局在化したカルバニオン中間体を経るStepwise機構で進行することが明らかとなり、従来提唱されている協奏反応機構説は否定された。この5位における重水素が脱離する事実を考慮すれば、投与用として適用できる標識Hisとしては5位に重水素をもたない[β、β、-^2H_2、1、3-^<15>N_2]Hisの方が適していると考えられる。今後、in vitro実験の結果をもとに、in vivoにおけるβ位重水素同位体効果の速度論的解析あるいはイミダゾール環の5位の重水素脱落に関する評価を行うことは、生体内代謝における律速段階の決定ならびにHisとUA間の可逆反応性に関する知見が得られ、ヒスチジン血症患者におけるheterogeneityに関する問題をヒスチジンの速度論的体内動態のみならず、代謝反応機構の観点からアプローチでき、ヒスチジン血症の診断法確立に重要な手がかりが得られると確信する。