酵母におけるシアン耐性末端酸化酵素遺伝子の発現調節機構に関する研究

酵母抗氰末端氧化酶基因表达调控机制研究

• 批准号: 07760100
• 负责人: 坂上 茂
• 金额: $ 0.58万
• 依托单位: Nigata University of Phermacy and Applied Life Sciences
• 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: 1995
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1995 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-07760100/
• 关键词: ミトコンドリア; シアン耐性呼吸; シアン耐性末端酸化酵素; 核遺伝子; 酵母; ヌクレオチド; Alternative oxidase

ほとんどの高等植物や多くの真菌類のミトコンドリアにはシアン耐性呼吸系が存在する。コエンザイムQと酸素間の電子伝達を触媒するシアン耐性末端酸化酵(A1ternativeoxidase)はこの呼吸系の構成成分である。本研究では、酵母Hansenula anomalaにおいてシアン耐性呼吸活性の調節には、核ゲノムに存在するシアン耐性末端酸化酵素遺伝子の発現とそれによって合成される酵素量が重要であることをまず明らかにした。さらに、酵素量以外にも、ヌクレオチドによって呼吸系自体の活性が調節されているという興味深い現象を見出した。すなわち、アンチマイシンA処理によりシアン耐性呼吸を誘導した酵母からミトコンドリアを単離し活性を測定したところ、シアン耐性呼吸活性はアデノシン5′-一リン酸(AMP)やグアノシン5′-一リン酸(GMP)の添加によって促進されることが判った。なお、アデノシン5′-三リン酸(ATP)には活性促進作用は観察されなかった。また、この活性上昇はコハク酸とNADHのいずれを呼吸基質にした場合でも認められたことから、コエンザイムQ以降の電子伝達が促進されたものと考えられた。これらの結果からシアン耐性末端酸化酵素自身がヌクレオチドによって活性化されることが示唆された。シアン耐性呼吸系は酸化的リン酸化と共役していないため生体内エネルギーの無駄になると考えられてきた。しかし、その活性がアデノシン5′-一リン酸により促進されることから、この呼吸系もエネルギー代謝に何らかの関係があるのではないかと推察される。今後の詳細な解析が必要ではあるが、シアン耐性呼吸系が作用することにより基質レベルでのリン酸化が促進される可能性も考えられる。

大多数先进植物和许多真菌的线粒体中存在耐氰基呼吸系统。抗氰基终末氧化发酵（A1替诺氧化酶），催化辅酶Q和氧气之间的电子转移，是该呼吸系统的组成部分。在这项研究中，我们首先揭示了存在于核基因组中的抗氰基终末氧化酶基因的表达，并且合成的酶合成的量对于调节酵母hansenula Anomala中的耐氰基抗性呼吸活性很重要。此外，除了酶的量外，我们还发现了一种有趣的现象，其中呼吸系统本身的活性受核苷酸调节。换句话说，线粒体是从酵母中分离出来的，这些酵母通过抗霉素A治疗诱导抗氰基抗性呼吸并测量了活性，发现通过添加5'-单磷酸腺苷（AMP）和5'-Mononophophophate（Gmpp）（gmp）促进了氰耐氰基抗性呼吸活性。此外，使用5'-三磷酸腺苷（ATP）观察到没有观察到活性促进活性。此外，即使将琥珀酸或NADH用作呼吸底物，也观察到这种增加的活性，并且人们认为辅助辅酶Q后的电子转移。这些结果表明，耐氰基末端氧化酶本身被核苷酸激活。耐氰基呼吸系统被认为是浪费体内能量，因为它们没有与氧化磷酸化结合。但是，由于其活性是由5'-磷酸腺苷促进的，因此据推测，该呼吸系统也可能与能量代谢有一定的联系。尽管需要进一步的详细分析，但耐氰基呼吸系统的作用也可能在底物水平上促进磷酸化。