ヒトミトコンドリアゲノムにおけるMT-ND1 遺伝子の位置。MT -ND1 は、7つのNADH脱水素酵素ミトコンドリア遺伝子（黄色の枠）の1つです MT-ND1は、 ミトコンドリアゲノム の遺伝子で、NADH-ユビキノン酸化還元酵素鎖1 （ ND1）タンパク質 をコードする。[ 5 ] NADH脱水素酵素のサブユニットであり、 ミトコンドリア内膜 に位置し、電子伝達系 の5つの複合体の中で最大のものである。[ 6 ] ミトコンドリア脳筋症、乳酸アシドーシス、および脳卒中様発作 （MELAS）、リー症候群 （LS）、レーバー遺伝性視神経症 （LHON）、および成人BMIの上昇と関連している。[ 7 ] [ 8 ] [ 9 ]
構造 MT-ND1は、ミトコンドリアDNAの塩基対3,307から4,262に位置しています。[ 5 ] [ 10 ] [ 11 ] MT-ND1は、 MT-ND2 、MT-ND3 、MT- ND4 、 MT-ND4L 、MT - ND5 、およびMT-ND6 とともに、NADH脱水素酵素（ユビキノン） のサブユニットをコードする7つのミトコンドリア遺伝子の1つです。複合体I としても知られるこの酵素は、呼吸複合体の中で最大のものです。構造はL字型で、長い疎水性 膜貫通 ドメインと、既知のすべての酸化還元中心とNADH結合部位を含む末梢アームの親水性 ドメインを持っていますMT-ND1産物とミトコンドリアにコードされた残りのサブユニットは複合体Iのサブユニットの中で最も疎水性の高いものであり、膜貫通領域の中心を形成しています。[ 6 ]
関数 MT-ND1にコードされたNADH-ユビキノン酸化還元酵素鎖1は、呼吸鎖複合体Iのサブユニットであり、 NADHの 脱水素反応とユビキノン （コエンザイムQ10）への電子伝達を 触媒するために必要なコアタンパク質の最小アセンブリに属すると考えられています。[ 12 ] NADHは 複合体Iに結合し、フラビンモノヌクレオチド （FMN）義肢のイソアロキサジン環に2つの電子を伝達してFMNH 2 を形成します。電子は義肢内の一連の鉄硫黄（Fe-S）クラスター を介して伝達され、最終的にコエンザイムQ10（CoQ）に伝達され、ユビキノール （CoQH 2 ）に還元されます。電子の流れはタンパク質の酸化還元状態を変化させ、イオン化側鎖の構造変化とpKシフトをもたらし、 ミトコンドリアマトリックスから4つの水素イオンをポンプする。[ 6 ]
臨床的意義 ミトコンドリア遺伝子 MT-ND1 の病原性変異体は、 MT -ATP6 、MT-TL1 、MT-TK 、 MT- TW 、MT-TV 、 MT-ND2 、 MT-ND3 、MT-ND4 、MT -ND5 、MT- ND6およびMT -CO3 の変異体と同様に、mtDNA関連リー症候群を引き起こすことが知られています。ミトコンドリアのエネルギー生成の異常は、12か月から3歳の間に症状が現れるのが特徴的なリー症候群などの神経変性疾患を引き起こします。症状はウイルス感染後に現れることが多く、運動障害や末梢神経障害のほか、筋緊張低下、痙性、小脳失調症などがあります。罹患した人のおよそ半数は、3歳までに呼吸不全または心不全で死亡します。リー症候群は 母性遺伝疾患であり、その診断はMT-ND1 を含む前述のミトコンドリア遺伝子の遺伝子検査によって確定されます。 [ 7 ] [ 8 ] 複合体 I 遺伝子は、レーバー遺伝性視神経症 (LHON)、脳卒中様エピソードを伴うミトコンドリア脳筋症 ( MELAS )、LHON と MELAS の重複、[ 13 ] [ 14 ] リー症候群など、さまざまな神経変性疾患 と関連付けられています。
MT-ND1、 MT-ND2 、MT-ND4L の変異に起因するミトコンドリア機能障害は、成人のBMIと関連しており、肥満、糖尿病、高血圧などの代謝障害に関与していることが示唆されている。[ 9 ]
参考文献 ^ a b c GRCh38: Ensemblリリース89: ENSG00000198888 – Ensembl 、2017年5月^ a b c GRCm38: Ensemblリリース89: ENSMUSG00000064341 – Ensembl 、2017年5月^ 「ヒトPubMedリファレンス：」 。米国国立医学図書館、国立生物工学情報センター 。^ 「マウスPubMedリファレンス：」 米国 国立医学図書館、国立生物工学情報センター 。 ^ a b 「Entrez遺伝子：MT-ND1 NADH脱水素酵素サブユニット1」 。 ^ a b c Voet DJ, Voet JG, Pratt CW (2013). 「第18章 ミトコンドリアATP合成」. 生化学の基礎 （第4版）. ホーボーケン、ニュージャージー州: Wiley. pp. 581– 620. ^ a b Thorburn DR, Rahman S (1993–2015). 「ミトコンドリアDNA関連リー症候群とNARP」 . Pagon RA, Adam MP, Ardinger HH, Wallace SE, Amemiya A, Bean LJ, Bird TD, Dolan CR, Fong CT, Smith RJ, Stephens K (編). GeneReviews [インターネット] . シアトル (WA): ワシントン大学, シアトル. PMID 20301352 . ^ a b La Morgia C, Caporali L, Gandini F, Olivieri A, Toni F, Nassetti S, et al. (2014年5月). 「mtDNA m.4171C>A/MT-ND1変異と視神経症および両側脳幹病変 の 関連性」 . BMC Neurology . 14 116. doi : 10.1186/1471-2377-14-116 . PMC 4047257. PMID 24884847 . ^ a b Flaquer A, Baumbach C, Kriebel J, Meitinger T, Peters A, Waldenberger M, et al. (2014). 「 成人のBMIと関連するミトコンドリア遺伝子変異の同定」 . PLOS ONE . 9 (8) e105116. Bibcode : 2014PLoSO...9j5116F . doi : 10.1371/journal.pone.0105116 . PMC 4143221. PMID 25153900 . ^ Zong NC, Li H, Li H, Lam MP, Jimenez RC, Kim CS, 他 (2013年10月). 「専門的な知識 ベース による心臓プロテオーム生物学と医学の統合」 . Circulation Research . 113 (9): 1043– 1053. doi : 10.1161/CIRCRESAHA.113.301151 . PMC 4076475. PMID 23965338 . ^ 「NADH-ユビキノン酸化還元酵素鎖1」 心臓 オルガネラタンパク質アトラス知識ベース（COPaKB ） ^ 「MT-ND1 - NADH-ユビキノン酸化還元酵素鎖1 - Homo sapiens（ヒト）」 . UniProt.org：タンパク質情報のハブ . UniProtコンソーシアム. ^ Spruijt L、Smeets HJ、Hendrickx A、Bettink-Remeijer MW、Maat-Kievit A、Scoonderwoerd KC、他。 (2007 年 6 月)。 「レーバー遺伝性視神経障害および痙性ジストニアを引き起こす MELAS 関連の ND1 変異」 。 神経学のアーカイブ 。 64 (6): 890–893 . 土井 : 10.1001/archneur.64.6.890 。 PMID 17562939 。 ^ Blakely EL, de Silva R, King A, Schwarzer V, Harrower T, Dawidek G, 他 (2005年5月). 「ミトコンドリアMTND1遺伝子変異に関連するLHON/MELAS重複症候群」 . European Journal of Human Genetics . 13 (5): 623– 627. doi : 10.1038/sj.ejhg.5201363 . PMID 15657614 .
さらに詳しい情報 Torroni A, Achilli A, Macaulay V, Richards M, Bandelt HJ (2006年6月). 「ヒトmtDNAツリーの果実の収穫」. Trends in Genetics . 22 (6): 339– 345. doi : 10.1016/j.tig.2006.04.001 . PMID 16678300 Bodenteich A, Mitchell LG, Polymeropoulos MH, Merril CR (1992年5月). 「ヒトミトコンドリアDループにおけるジヌクレオチドリピート」. Human Molecular Genetics . 1 (2): 140. doi : 10.1093/hmg/1.2.140-a . PMID 1301157 . Lu X, Walker T, MacManus JP, Seligy VL (1992年7月). 「HT-29ヒト結腸腺癌細胞の分化はミトコンドリアRNAの発現増加と相関する：トレハロースの細胞増殖および成熟への影響」. Cancer Research . 52 (13): 3718– 3725. PMID 1377597 . Johns DR, Neufeld MJ, Park RD (1992年9月). 「レーバー遺伝性視神経症に関連するND-6ミトコンドリアDNA変異」 .生化学および生物物理学的研究通信 . 187 (3): 1551– 1557. Bibcode : 1992BBRC..187.1551J . doi : 10.1016/0006-291X(92)90479-5 PMID 1417830 . Huoponen K, Vilkki J, Aula P, Nikoskelainen EK, Savontaus ML (1991年6月). 「レーバー遺伝性視神経網膜症に関連する新たなmtDNA変異」 . American Journal of Human Genetics . 48 (6): 1147–1153 . PMC 1683111. PMID 1674640 . Marzuki S, Noer AS, Lertrit P, Thyagarajan D, Kapsa R, Utthanaphol P, et al. (1991年12月). 「ヒトミトコンドリアDNAおよび翻訳産物の正常変異：参照データベースの構築」. Human Genetics . 88 (2): 139– 145. doi : 10.1007 / bf00206061 . PMID 1757091. S2CID 28048453 . Johns DR, Berman J (1991年2月). 「レーバー遺伝性視神経症における複合体IミトコンドリアDNAの交互同時変異」 .生化学および生物物理学的研究通信 . 174 (3): 1324– 1330. Bibcode : 1991BBRC..174.1324J . doi : 10.1016/0006-291X(91)91567-V PMID 1900003 . Howell N, Bindoff LA, McCullough DA, Kubacka I, Poulton J, Mackey D, 他 (1991年11月). 「レーバー遺伝性視神経症：6家系における同一ミトコンドリアND1変異の同定」 . American Journal of Human Genetics . 49 (5): 939– 950. PMC 1683233. PMID 1928099 . Majander A, Huoponen K, Savontaus ML, Nikoskelainen E, Wikström M (1991年11月). 「レーバー遺伝性視神経網膜症（LHON）のND1/3460およびND4/11778変異におけるNADH:ユビキノン還元酵素の電子伝達特性」 . FEBS Letters . 292 ( 1–2 ): 289– 292. Bibcode : 1991FEBSL.292..289M . doi : 10.1016/0014-5793(91)80886-8 PMID 1959619. S2CID 26368887 . Moraes CT, Andreetta F, Bonilla E, Shanske S, DiMauro S, Schon EA (1991年3月). 「重鎖プロモーター領域を欠く複製能のあるヒトミトコンドリアDNA」 . Molecular and Cellular Biology . 11 (3): 1631– 1637. doi : 10.1128/MCB.11.3.1631 . PMC 369459. PMID 1996112 . Howell N, Kubacka I, Xu M, McCullough DA (1991年5月). 「レーバー遺伝性視神経症：ミトコンドリアND1遺伝子の関与と遺伝子内抑制変異の証拠」 . American Journal of Human Genetics . 48 (5): 935– 942. PMC 1683051. PMID 2018041 . Attardi G, Chomyn A, Doolittle RF, Mariottini P, Ragan CI (1987). 「ヒトミトコンドリアDNAの7つの未同定リーディングフレームは呼吸鎖NADH脱水素酵素のサブユニットをコードする」Cold Spring Harbor Symposia on Quantitative Biology . 51 (1): 103– 114. doi : 10.1101/sqb.1986.051.01.013 . PMID 3472707 . Chomyn A, Cleeter MW, Ragan CI, Riley M, Doolittle RF, Attardi G (1986年10月). 「URF6、ヒトmtDNAの最後の未同定リーディングフレームはNADH脱水素酵素サブユニットをコードする」. Science . 234 (4776): 614– 618. Bibcode : 1986Sci...234..614C . doi : 10.1126/science.3764430 . PMID 3764430 . Chomyn A, Mariottini P, Cleeter MW, Ragan CI, Matsuno-Yagi A, Hatefi Y, et al. (1985). 「ヒトミトコンドリアDNAの6つの未同定リーディングフレームは呼吸鎖NADH脱水素酵素の構成要素をコードする」Nature . 314 (6012): 592– 597. Bibcode : 1985Natur.314..592C . doi : 10.1038/314592a0 . PMID 3921850 . S2CID 32964006 . Sanger F, Coulson AR, Barrell BG, Smith AJ, Roe BA (1980年10月). 「一本鎖バクテリオファージのクローニングによる迅速DNAシーケンシングの補助」. Journal of Molecular Biology . 143 (2): 161– 178. doi : 10.1016/0022-2836(80)90196-5 . PMID 6260957 . パガーニ S、ガランテ YM (1983 年 1 月)。 「ロダネーゼとミトコンドリアNADHデヒドロゲナーゼとの相互作用」。Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - タンパク質構造と分子酵素学 。742 (2): 278–284 。土井 : 10.1016/0167-4838(83)90312-6 。PMID 6402020 。 Anderson S, Bankier AT, Barrell BG, de Bruijn MH, Coulson AR, Drouin J, et al. (1981年4月). 「ヒトミトコンドリアゲノムの配列と構成」. Nature . 290 (5806): 457– 465. Bibcode : 1981Natur.290..457A . doi : 10.1038 / 290457a0 . PMID 7219534. S2CID 4355527 . Montoya J, Ojala D, Attardi G (1981年4月). 「ヒトミトコンドリアmRNAの5'末端配列の特徴」. Nature . 290 ( 5806): 465– 470. Bibcode : 1981Natur.290..465M . doi : 10.1038/290465a0 . PMID 7219535. S2CID 4358928 . 宝来 誠・早坂 功・近藤 亮・津金 功・高畑 暢 (1995年1月). 「ヒト科ミトコンドリアDNAの完全配列によって明らかになった現代人の最近のアフリカ起源」 . 米国科学アカデミー紀要 . 92 (2): 532– 536. Bibcode : 1995PNAS...92..532H . doi : 10.1073/pnas.92.2.532 PMC 42775. PMID 7530363 . 中川 裕、池上 英、大和 英、竹川 和、藤澤 哲、浜田 裕、他（1995年4月）。 「インスリン非依存性糖尿病に関連する新たなミトコンドリア DNA 変異」。生化学および生物物理学研究コミュニケーション 。209 (2): 664–668 。Bibcode : 1995BBRC..209..664N 。土井 : 10.1006/bbrc.1995.1550 。PMID 7733935 。 Delmiro A, Rivera H, García-Silva MT, García-Consuegra I, Martín-Hernández E, Quijada-Fraile P, et al. (2013年12月). 「全エクソームシーケンシングにより、てんかん性脳症に関連するミトコンドリアMT-ND1遺伝子の変異が同定された：ウェスト症候群からレノックス・ガストー症候群への進化」 . Human Mutation . 34 (12): 1623– 1627. doi : 10.1002/humu.22445 PMID 24105702. S2CID 205921964 . Musumeci O, Andreu AL, Shanske S, Bresolin N, Comi GP, Rothstein R, 他 (2000年6月). 「mtDNAの遺伝子内逆位：ミトコンドリアミオパチー患者における新たな病原性変異」 . American Journal of Human Genetics . 66 (6): 1900– 1904. doi : 10.1086/302927 . PMC 1378040. PMID 10775530 .
外部リンク
